Побитовые операторы Python

Побитовые операторы Python используются для выполнения побитовых вычислений с целыми числами. Целые числа преобразуются в двоичный формат, после чего операции выполняются побитно, отсюда и название побитовых операторов. Побитовые операторы Python работают только с целыми числами, и окончательный результат возвращается в десятичном формате. Побитовые операторы Python также называются бинарными операторами.

Побитовые операторы Python

В Python существует 6 побитовых операторов. В таблице ниже предоставлены краткие сведения о них.

Давайте рассмотрим эти операторы поочередно и поймем, как они работают.

1. Оператор побитового И

Побитовый оператор “И” возвращает 1, если оба бита равны 1, в противном случае 0.

>>> 10&7
2
>>> 

2. Оператор побитового ИЛИ

Побитовый оператор “ИЛИ” возвращает 1, если хотя бы один из битов равен 1. Если оба бита равны 0, то возвращается 0.

>>> 10|7
15
>>> 

3. Побитовый оператор исключающего ИЛИ

Оператор побитового исключающего ИЛИ в Python возвращает 1, если один из битов равен 0, а другой равен 1. Если оба бита равны 0 или 1, то он возвращает 0.

>>> 10^7
13
>>> 

4. Побитовый оператор дополнения единицы

Дополнение единицы числа ‘A’ в Python равно -(A+1).

>>> ~10
-11
>>> ~-10
9
>>> 

5. Побитовый оператор левого сдвига

Оператор побитового левого сдвига в Python сдвигает биты левого операнда влево на заданное количество раз в правом операнде. Простыми словами, двоичное число дополняется нулями в конце.

>>> 10 << 2
40
>>> 

6. Побитовый оператор правого сдвига

Правый оператор сдвига в Python является точным противоположением левого оператора сдвига. Затем биты операнда слева перемещаются в сторону правой стороны указанное количество раз. Простыми словами, биты с правой стороны удаляются.

>>> 10 >> 2
2
>>>  

Перегрузка побитовых операторов в Python

Python поддерживает перегрузку операторов. Существует различные методы, которые мы можем реализовать для поддержки побитовых операторов для наших пользовательских объектов.

Вот пример перегрузки побитового оператора для нашего пользовательского объекта.

class Data:
    id = 0

    def __init__(self, i):
        self.id = i

    def __and__(self, other):
        print('Bitwise AND operator overloaded')
        if isinstance(other, Data):
            return Data(self.id & other.id)
        else:
            raise ValueError('Argument must be object of Data')

    def __or__(self, other):
        print('Bitwise OR operator overloaded')
        if isinstance(other, Data):
            return Data(self.id | other.id)
        else:
            raise ValueError('Argument must be object of Data')

    def __xor__(self, other):
        print('Bitwise XOR operator overloaded')
        if isinstance(other, Data):
            return Data(self.id ^ other.id)
        else:
            raise ValueError('Argument must be object of Data')

    def __lshift__(self, other):
        print('Bitwise Left Shift operator overloaded')
        if isinstance(other, int):
            return Data(self.id << other)
        else:
            raise ValueError('Argument must be integer')

    def __rshift__(self, other):
        print('Bitwise Right Shift operator overloaded')
        if isinstance(other, int):
            return Data(self.id >> other)
        else:
            raise ValueError('Argument must be integer')

    def __invert__(self):
        print('Bitwise Ones Complement operator overloaded')
        return Data(~self.id)

    def __str__(self):
        return f'Data[{self.id}]'


d1 = Data(10)
d2 = Data(7)

print(f'd1&d2 = {d1&d2}')
print(f'd1|d2 = {d1|d2}')
print(f'd1^d2 = {d1^d2}')
print(f'd1<<2 = {d1<<2}')
print(f'd1>>2 = {d1>>2}')
print(f'~d1 = {~d1}')

Вывод:

Bitwise AND operator overloaded
d1&d2 = Data[2]
Bitwise OR operator overloaded
d1|d2 = Data[15]
Bitwise XOR operator overloaded
d1^d2 = Data[13]
Bitwise Left Shift operator overloaded
d1<<2 = Data[40]
Bitwise Right Shift operator overloaded
d1>>2 = Data[2]
Bitwise Ones Complement operator overloaded
~d1 = Data[-11]

Если вы не знакомы с новым форматированием строк, пожалуйста, прочитайте f-строки в Python.

Сводка

Побитовые операторы в Python в основном используются в математических вычислениях. Мы можем реализовать конкретные методы для поддержки побитовых операторов в реализации наших пользовательских классов.