如何在Rust中设置、清除和切换单个位？

Question

我该如何在Rust中设置、清除和切换比特位？

- zzeroo

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你想了解如何操作二进制位吗？ - Matthieu M.

Rust有位运算符吗？ - phuclv

你尝试过使用 &、| 和 ^ 吗？它们在 Rust 中都可用。 - E net4

@LưuVĩnhPhúc：已经有了。 - Matthieu M.

那为什么不直接使用另一个问题中的内容呢？ - phuclv

Answer 1

与其他许多语言一样，位运算符 &（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）也存在：

fn main() {
    let mut byte: u8 = 0b0000_0000;

    byte |= 0b0000_1000; // Set a bit
    println!("0b{:08b}", byte);

    byte &= 0b1111_0111; // Unset a bit
    println!("0b{:08b}", byte);

    byte ^= 0b0000_1000; // Toggle a bit
    println!("0b{:08b}", byte);
}

与其他编程语言的主要区别在于按位非运算使用!而不是~：

fn main() {
    let mut byte: u8 = 0b0000_0000;

    byte = !byte; // Flip all bits
    println!("0b{:08b}", byte);
}

你也可以将位向左或向右移动：

fn main() {
    let mut byte: u8 = 0b0000_1000;

    byte <<= 1; // shift left one bit
    println!("0b{:08b}", byte);

    byte >>= 1; // shift right one bit
    println!("0b{:08b}", byte);
}

还有许多其他概念性的东西，最终进行位级操作时并没有使用运算符来表达。查看整数文档以获取示例。一个有趣的例子是leading_zeros。以下是如何旋转一定数量的位：

fn main() {
    let mut byte: u8 = 0b1000_0000;

    byte = byte.rotate_left(1); // rotate left one bit
    println!("0b{:08b}", byte);

    byte = byte.rotate_right(1); // rotate right one bit
    println!("0b{:08b}", byte);
}

这本书提供了更多信息

- Shepmaster

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有趣的一点关于 ! 和 ~ 的区别。我可能会先尝试后者。 - Xavier T.

@XavierT。是的，它肯定不同，但在我看来，最终它确实更有意义。毕竟，它只是一个否定。 - Shepmaster

请注意，符号"{:#08b}"的设计是在二进制数字前打印'0b'（或'0x'等）。 - Djzin

@Djzin TIL！然而，零填充并不感觉“正确”；你实际上必须使用{:#010b}，因为它是一个总体宽度 :-( - Shepmaster

Answer 2

Rust有位运算符和二进制格式打印（对于调试非常有帮助）：

fn bit_twiddling(original: u8, bit: u8) {
    let mask = 1 << bit;

    println!(
        "Original: {:b}, Set: {:b}, Cleared: {:b}, Toggled: {:b}",
        original,
        original |  mask,
        original & !mask,
        original ^  mask
    );
}

fn main() {
    bit_twiddling(0, 3);
    bit_twiddling(8, 3);
}

它还有复合赋值运算符的变体（|=，&=和^=）。

这本书提供了更多信息

- Matthieu M.

Answer 3

此外，我想添加以下用例：如果你有一个位域(bitfield)，例如0b10001000，并且你想要无论如何将第3位更新为true或false，你可以按照以下方式执行：

    const SHIFT: u8 = 3;
    let set_bit_3 = false;
    let bits = 0b10001000;
    let bits = bits & !(1 << SHIFT) | (u16::from(set_bit_3) << SHIFT);

- phip1611