[JavaScript] 비트 연산 Bit Operation

비트연산자

• 비트(bit)단위, 즉 2진수 단위로 논리연산을 위해 사용하는 연산자
• 비트 단위로 전체 비트를 오른쪽, 왼쪽 이동시킬 때에도 사용한다.
• 실행 과정 : 2진수 변환 → 비교(연산 실행) → 결과 반환(10진수)

비트연산자의 종류

a & b : AND 연산

• 대응되는 비트가 모두 1일 때 1을 반환한다. (둘 다 1이면 1, 아니라면 0을 반환)

1 & 3;

// 1 = 0001(2)
// 3 = 0011(2)
---------------
//     0001(2) =  1

a | b : OR 연산

• 대응되는 비트 중 하나라도 1이면 1을 반환한다. (하나라도 1이면 1, 둘 다 0이면 0을 반환)

1 | 3;

// 1 = 0001(2)
// 3 = 0011(2)
---------------
//     0011(2) =  3

a ^ b : XOR 연산

• 대응되는 비트가 서로 다르면 1을 반환한다. (둘이 다르면 1, 같다면 0을 반환)

1 ^ 3;

// 1 = 0001(2)
// 3 = 0011(2)
---------------
//     0010(2) =  2

~a  : NOT 연산

• 비트가 1이면 0으로, 0이면 1로 반전시킨다. 

~1;

// 1 = ...0001(2)
-----------------
//~1 = ...1110(2)

a << b : LEFT SHIFT 연산

• a를 b비트만큼 왼쪽으로 이동 (시프트)
• 이동 후 빈 자리는 0으로 채운다.

1 << 3;

// 1 = 0001(2)
---------------
//     1000(2)

a >> b : RIGHT SHIFT 연산

• a를 b비트만큼 오른쪽으로 이동 (시프트)
• 오른쪽으로 밀려난 만큼 범위를 벗어난 데이터는 잘려나감

9 >> 2;

// 9 = 1001(2)
---------------
//0000 0010(2)

a >>> b : LOGICAL RIGHT SHIFT 연산

• 음,양을 구분하는 사인 비트(Sign Bit)를 염두에 두지 않고 비트를 오른쪽으로 시프트하는 연산이다.

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비트연산자 활용 (비트마스크)

GET BIT

• i번째 인덱스의 비트가 1인지 0인지 판단

function getBit(num,i){
    let answer = false;
    
    //해당 인덱스를 제외한 나머지가 0인 마스크
    let mask = 1 << i; //1000 

    //num과 mask를 &(AND연산)으로 비교
    if(shift&num) answer = true;

    return answer;
}

console.log(getBit(9,3));

//1001
//1000
-------
//1000 (true)

SET BIT

• i번째 인덱스를 1로 셋팅 

function setBit(num,i){

    //num과 mask를 |(OR연산)으로 비교
    //OR 연산:대응되는 비트가 하나라도 1이면 1을 반환

    return num | (1<<i);
}

console.log(setBit(5,3));

//0101(2)
//1000(2)
---------
//1101(2)

CLEAR BIT

• i번째 인덱스를 0으로 초기화

function clearBit(num,i){

    //마스크를 i번째 인덱스는 0, 나머지는 1로 세팅한다.
    //1<<i = 1000, ~(1<<i) = 0111 (NOT 연산자 : 결과를 반대로 반환)

    //num과 셋팅값을 &비교 : 대응되는 비트가 모두 1이어야 1을 반환
    return num & ~(1<<i);
}

console.log(clearBit(9,3).toString(2));

//1001(2)
//0111(2)
-----------
//0001(2)

CLEAR LEFT BITS

• 인덱스 기준 오른편은 1, 왼편은 0으로 초기화

function clearLeftBits(num,i){

    //mask : 1000(2) -> 0111(2)

    return num & (1<<i)-1;
}

console.log(clearLeftBits(169,3).toString(2));

//...10101001(2)
//...00000111(2)
------------------
//...00000001(2)

• 1000(2) → 0111(2) 로 만들기 위해 (1<<i)-1 이진수 연산을 사용
• ~(1<<i) NOT연산을 사용할 경우 모든 0이 1로 바뀌므로 의도와 다르게 동작한다.

CLEAR RIGHT BITS

• i번째 인덱스 포함 오른편만 0으로 초기화

function clearRightBits(num,i){

    //mask : ...11110000(2)
    return num & (-1<<(i+1));
}

console.log(clearRightBits(169,3).toString(2));

//...10101001(2)
//...11110000(2)
-----------------
//...10100000(2)

• 시프트 이동을 할 때 빈 공간은 0으로 채워짐
• -1은 1111...1111(2) 이므로 인덱스를 포함해 i+1만큼 시프트 이동을 해 0으로 초기화한 마스크를 만들 수 있다.

UPDATE BIT

• i번째 인덱스의 값을 1 or 0으로 업데이트

function updateBit(num,i,bool){

    return (num&~(1<<i))|((bool? 1 : 0) <<i);

}

console.log(updateBit(169,3,false).toString(2));

//...10101001(2)
//&..11110111(2)
-----------------
//...10100001(2)
//|..00000000(2)
-----------------
//...10100001(2)

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참고자료

• https://www.youtube.com/watch?v=yHBYeguDR0A&t=1133s

• http://www.tcpschool.com/c/c_operator_bitwise

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