掌握Rust位运算符（从零开始学Rust位操作与按位运算）

什么是位运算？

位运算是直接对整数在内存中的二进制表示进行操作。例如，数字 5 在二进制中是 101，而 3 是 011。通过位运算符，我们可以对这些二进制位进行与、或、非、异或、左移、右移等操作。

Rust中的六种位运算符

Rust 提供了以下六种位运算符：

• &：按位与（AND）
• |：按位或（OR）
• ^：按位异或（XOR）
• !：按位取反（NOT）
• <<：左移（Left Shift）
• >>：右移（Right Shift）

1. 按位与（&）

只有当两个对应位都为 1 时，结果位才为 1。

fn main() {    let a = 5; // 二进制: 101    let b = 3; // 二进制: 011    let result = a & b; // 001 → 十进制 1    println!("{} & {} = {}", a, b, result); // 输出: 5 & 3 = 1}

2. 按位或（|）

只要有一个对应位为 1，结果位就为 1。

fn main() {    let a = 5; // 101    let b = 3; // 011    let result = a | b; // 111 → 十进制 7    println!("{} | {} = {}", a, b, result); // 输出: 5 | 3 = 7}

3. 按位异或（^）

当两个对应位不同时，结果为 1；相同时为 0。

fn main() {    let a = 5; // 101    let b = 3; // 011    let result = a ^ b; // 110 → 十进制 6    println!("{} ^ {} = {}", a, b, result); // 输出: 5 ^ 3 = 6}

4. 按位取反（!）

将每一位取反（0 变 1，1 变 0）。注意：由于 Rust 使用补码表示负数，结果可能看起来“奇怪”。

fn main() {    let a = 5; // 二进制: ...00000101    let result = !a; // ...11111010（补码表示 -6）    println!("!{} = {}", a, result); // 输出: !5 = -6}

5. 左移（<<）

将二进制位向左移动指定位置，右侧补 0。相当于乘以 2 的 n 次方。

fn main() {    let a = 3; // 011    let result = a << 2; // 01100 → 十进制 12    println!("{} << 2 = {}", a, result); // 输出: 3 << 2 = 12}

6. 右移（>>）

将二进制位向右移动指定位置。对于有符号整数，高位补符号位（算术右移）；无符号则补 0。

fn main() {    let a: i32 = 12; // 1100    let result = a >> 2; // 0011 → 十进制 3    println!("{} >> 2 = {}", a, result); // 输出: 12 >> 2 = 3}// 对于负数（补码表示）let b: i32 = -8; // ...11111000let result2 = b >> 1; // ...11111100 → -4println!("{} >> 1 = {}", b, result2); // 输出: -8 >> 1 = -4

常见应用场景

了解了 Rust按位运算 的基本操作后，来看看它们在实际开发中的用途：

• 权限控制：用不同位表示不同权限（如读=1，写=2，执行=4），通过 OR 组合权限，AND 检查权限。
• 压缩数据：将多个布尔值打包到一个整数中，节省内存。
• 快速乘除：左移/右移可替代乘以或除以 2 的幂。
• 加密与哈希：许多算法依赖位操作实现混淆和扩散。

注意事项

• 位运算只适用于整数类型（i8, u32, isize 等）。
• 右移负数时，Rust 采用算术右移（保留符号位），这与 C/C++ 行为一致。
• 避免对有符号整数进行左移导致溢出，Rust 在 debug 模式下会 panic。

总结

通过本篇 Rust编程教程，你应该已经掌握了 Rust位运算符 的基本用法和实际应用场景。位操作虽然底层，但在性能敏感或资源受限的场景中非常有用。多加练习，你就能像老手一样灵活运用 Rust位操作 和 Rust按位运算 技巧！

现在，打开你的编辑器，动手试试这些例子吧！