Ако ви е омръзнало да четете от книгите какво е побитов AND, XOR, OR или ляво/дясно изместване, а в същото време не сте сигурни как и за какво можете да ползвате на практика побитови операции, то тази статия е точно за вас. Тук няма да изброяваме побитовите оператори или да показваме формалните дефиниции на побитовите операции, а ще се съсредоточим върху някои основни техники за побитова манипулация и приложенията им. Истина е, че повечето книги, които са ми попадали само загатват темата, подминавайки истинската същност, без да показват на читателя нищо повече от списък с побитови оператори и формалната дефиниция на побитовите операции. Това оставя едно впечатление у начинаещите, че едва ли не побитовите операции са “тъмна индия”, без реално разбиране защо и как трябва да се ползват.

Причини за прилагане на побитова манипулация

Главната първопричина е стремежа да се оползотвори максимално пространството във всеки байт. Друго нещо е и факта, че всяка побитова операция съответства на конкретна процесорна инструкция, а това прави оперирането върху групи от битове изключително бързо. В криптографията пък доста често се използва свойството на XOR операцията за обратимост.

Случвало ли ви се е например, да имате променлива от тип int, която ще ползвате със стойности само в ограничен интервал, например от 0 до 500? Най-голямото число в интервала, 500, в двоична форма се представя като 111110100. Следователно вие няма да използвате повече от 9 бита, а разполагате с цели 32. Така вие похабявате 23 бита, които винаги ще бъдат изключени, и ще заемат място в паметта. Как бихте се справили с този проблем?

Компютърните архитектури не ви позволяват да имате променливи с дължина в битове не-кратна на 8, поради простия факт, че е прието един байт да е 8 бита, и байта е неделима единица от гледна точка на паметта. Не случайно типа bool е една абстракция и в езика C той не съществува. С други думи, възможно е да имате променливи с дължина от 8, 16, 24, 32, 40 бита и т.н., но не и от 9 бита в нашия случай. Дори и да изберем променлива short която е 16 бита, отново ще има неоползотворено място. Решението е да използваме останалото място за да отделим други стойности.

За да можем да “разцепим” нашата променлива на битове и да четем/записваме статуса на всеки един бит, а също така и на групи от битове вътре в променливата, се налага да ползваме побитови операции.