Operadores bitwise e shift (referência C#)

Artigo
03/05/2024

Os operadores bitwise e shift incluem complemento bitwise unário, deslocamento binário para a esquerda e para a direita, deslocamento para a direita não assinado e os operadores lógicos binários E, OR e OR exclusivos. Esses operandos usam operandos dos tipos numéricos integrais ou do tipo char.

Operador unário ~ (complemento bitwise)
Operadores binários << (deslocamento para a esquerda),>>(deslocamento para a direita) e >>> (deslocamento para a direita não assinado)
Operadores binários & (AND lógico),|(OR lógico) e^(OR lógico exclusivo)

Esses operadores são definidos para os inttipos , uint, long, e ulong . Quando ambos os operandos são de outros tipos integrais (, , , ushort, ou char), seus valores são convertidos para o int tipo, que também é o tipo de resultado de uma shortoperação. bytesbyte Quando os operandos são de diferentes tipos integrais, seus valores são convertidos para o tipo integral contendo mais próximo. Para obter mais informações, consulte a seção Promoções numéricas da especificação da linguagem C#. Os operadores compostos (como >>=) não convertem seus argumentos em int ou têm o tipo de resultado como int.

Os &operadores , |, e ^ também são definidos para operandos do bool tipo. Para obter mais informações, consulte Operadores lógicos booleanos.

As operações bitwise e shift nunca causam estouro e produzem os mesmos resultados em contextos verificados e não verificados .

Operador de complemento Bitwise ~

O ~ operador produz um complemento bit a bit de seu operando invertendo cada bit:

uint a = 0b_0000_1111_0000_1111_0000_1111_0000_1100;
uint b = ~a;
Console.WriteLine(Convert.ToString(b, toBase: 2));
// Output:
// 11110000111100001111000011110011

Você também pode usar o ~ símbolo para declarar finalizadores. Para obter mais informações, consulte Finalizadores.

Operador de turno à esquerda <<

O << operador desloca seu operando esquerdo para a esquerda pelo número de bits definido pelo operando direito. Para obter informações sobre como o operando direito define a contagem de turnos, consulte a seção Contagem de turnos dos operadores de turno.

A operação de deslocamento para a esquerda descarta os bits de ordem alta que estão fora do intervalo do tipo de resultado e define as posições de bits vazios de ordem baixa como zero, como mostra o exemplo a seguir:

uint x = 0b_1100_1001_0000_0000_0000_0000_0001_0001;
Console.WriteLine($"Before: {Convert.ToString(x, toBase: 2)}");

uint y = x << 4;
Console.WriteLine($"After:  {Convert.ToString(y, toBase: 2)}");
// Output:
// Before: 11001001000000000000000000010001
// After:  10010000000000000000000100010000

Como os operadores de turno são definidos apenas para os inttipos , uint, long, e , o ulong resultado de uma operação sempre contém pelo menos 32 bits. Se o operando esquerdo for de outro tipo integral (, , , ushort, ou char), seu valor será convertido para o int tipo, como mostra o exemplo a shortseguir: bytesbyte

byte a = 0b_1111_0001;

var b = a << 8;
Console.WriteLine(b.GetType());
Console.WriteLine($"Shifted byte: {Convert.ToString(b, toBase: 2)}");
// Output:
// System.Int32
// Shifted byte: 1111000100000000

Operador de turno à direita >>

O >> operador desloca seu operando esquerdo para a direita pelo número de bits definido pelo operando direito. Para obter informações sobre como o operando direito define a contagem de turnos, consulte a seção Contagem de turnos dos operadores de turno.

A operação de deslocamento para a direita descarta os bits de ordem baixa, como mostra o exemplo a seguir:

uint x = 0b_1001;
Console.WriteLine($"Before: {Convert.ToString(x, toBase: 2), 4}");

uint y = x >> 2;
Console.WriteLine($"After:  {Convert.ToString(y, toBase: 2).PadLeft(4, '0'), 4}");
// Output:
// Before: 1001
// After:  0010

As posições de bit vazio de ordem alta são definidas com base no tipo do operando esquerdo da seguinte maneira:

Se o operando esquerdo for do tipo int ou long, o operador de deslocamento para a direita executa um deslocamento aritmético : o valor do bit mais significativo (o bit de sinal) do operando esquerdo é propagado para as posições de bit vazio de ordem alta. Ou seja, as posições de bit vazio de ordem alta são definidas como zero se o operando esquerdo não for negativo e definidas como uma se for negativa.
```
int a = int.MinValue;
Console.WriteLine($"Before: {Convert.ToString(a, toBase: 2)}");

int b = a >> 3;
Console.WriteLine($"After:  {Convert.ToString(b, toBase: 2)}");
// Output:
// Before: 10000000000000000000000000000000
// After:  11110000000000000000000000000000
```

Se o operando esquerdo for do tipo uint ou ulong, o operador de deslocamento para a direita executa um deslocamento lógico : as posições de bit vazio de ordem alta são sempre definidas como zero.

uint c = 0b_1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000;
Console.WriteLine($"Before: {Convert.ToString(c, toBase: 2), 32}");

uint d = c >> 3;
Console.WriteLine($"After:  {Convert.ToString(d, toBase: 2).PadLeft(32, '0'), 32}");
// Output:
// Before: 10000000000000000000000000000000
// After:  00010000000000000000000000000000

Nota

Use o operador de deslocamento à direita não assinado para executar um deslocamento lógico em operandos de tipos inteiros assinados. Isso é preferível a transmitir um operando esquerdo para um tipo não assinado e, em seguida, converter o resultado de uma operação de deslocamento de volta para um tipo assinado.

Operador de turno à direita não assinado >>>

Disponível em C# 11 e posterior, o >>> operador desloca seu operando esquerdo para a direita pelo número de bits definido por seu operando direito. Para obter informações sobre como o operando direito define a contagem de turnos, consulte a seção Contagem de turnos dos operadores de turno.

O >>> operador sempre executa um deslocamento lógico . Ou seja, as posições de bit vazio de ordem alta são sempre definidas como zero, independentemente do tipo de operando esquerdo. O >> operador executa um deslocamento aritmético (ou seja, o valor do bit mais significativo é propagado para as posições de bit vazio de ordem alta) se o operando esquerdo for de um tipo assinado. O exemplo a seguir demonstra a diferença entre >> e >>> operadores para um operando esquerdo negativo:

int x = -8;
Console.WriteLine($"Before:    {x,11}, hex: {x,8:x}, binary: {Convert.ToString(x, toBase: 2), 32}");

int y = x >> 2;
Console.WriteLine($"After  >>: {y,11}, hex: {y,8:x}, binary: {Convert.ToString(y, toBase: 2), 32}");

int z = x >>> 2;
Console.WriteLine($"After >>>: {z,11}, hex: {z,8:x}, binary: {Convert.ToString(z, toBase: 2).PadLeft(32, '0'), 32}");
// Output:
// Before:             -8, hex: fffffff8, binary: 11111111111111111111111111111000
// After  >>:          -2, hex: fffffffe, binary: 11111111111111111111111111111110
// After >>>:  1073741822, hex: 3ffffffe, binary: 00111111111111111111111111111110

Operador lógico AND &

O & operador calcula a lógica bit a bit E de seus operandos integrais:

uint a = 0b_1111_1000;
uint b = 0b_1001_1101;
uint c = a & b;
Console.WriteLine(Convert.ToString(c, toBase: 2));
// Output:
// 10011000

Para bool operandos, o operador calcula & o And lógico de seus operandos. O operador unário & é o endereço do operador.

Operador OR exclusivo lógico ^

O ^ operador calcula o OR lógico exclusivo bitwise, também conhecido como XOR lógico bitwise, de seus operandos integrais:

uint a = 0b_1111_1000;
uint b = 0b_0001_1100;
uint c = a ^ b;
Console.WriteLine(Convert.ToString(c, toBase: 2));
// Output:
// 11100100

Para bool operandos, o operador calcula ^ o OR lógico exclusivo de seus operandos.

Operador lógico OR |

O | operador calcula o OR lógico bit a bit de seus operandos integrais:

uint a = 0b_1010_0000;
uint b = 0b_1001_0001;
uint c = a | b;
Console.WriteLine(Convert.ToString(c, toBase: 2));
// Output:
// 10110001

Para bool operandos, o operador calcula | o OR lógico de seus operandos.

Atribuição composta

Para um operador opbinário , uma expressão de atribuição composta do formulário

x op= y

é equivalente a

x = x op y

só que só é x avaliado uma vez.

O exemplo a seguir demonstra o uso da atribuição composta com operadores bitwise e shift:

uint INITIAL_VALUE = 0b_1111_1000;

uint a = INITIAL_VALUE;
a &= 0b_1001_1101; 
Display(a);  // output: 10011000

a = INITIAL_VALUE;
a |= 0b_0011_0001; 
Display(a);  // output: 11111001

a = INITIAL_VALUE;
a ^= 0b_1000_0000;
Display(a);  // output: 01111000

a = INITIAL_VALUE;
a <<= 2;
Display(a);  // output: 1111100000

a = INITIAL_VALUE;
a >>= 4;
Display(a);  // output: 00001111

a = INITIAL_VALUE;
a >>>= 4;
Display(a);  // output: 00001111

void Display(uint x) => Console.WriteLine($"{Convert.ToString(x, toBase: 2).PadLeft(8, '0'), 8}");

Devido a promoções numéricas, o op resultado da operação pode não ser implicitamente conversível para o tipo T de x. Nesse caso, se op for um operador predefinido e o resultado da operação for explicitamente conversível para o tipo T de , uma expressão de xatribuição composta do formulário x op= y é equivalente a x = (T)(x op y), exceto que x é avaliada apenas uma vez. O exemplo a seguir demonstra esse comportamento:

byte x = 0b_1111_0001;

int b = x << 8;
Console.WriteLine($"{Convert.ToString(b, toBase: 2)}");  // output: 1111000100000000

x <<= 8;
Console.WriteLine(x);  // output: 0

Precedência dos operadores

A lista a seguir ordena os operadores bit a bit e desloca a partir da precedência mais alta para a mais baixa:

Operador de complemento Bitwise ~
Operadores de turnos <<, >>e >>>
Operador lógico E &
Operador lógico exclusivo das RUP ^
Operador lógico OR |

Use parênteses, (), para alterar a ordem de avaliação imposta pela precedência do operador:

uint a = 0b_1101;
uint b = 0b_1001;
uint c = 0b_1010;

uint d1 = a | b & c;
Display(d1);  // output: 1101

uint d2 = (a | b) & c;
Display(d2);  // output: 1000

void Display(uint x) => Console.WriteLine($"{Convert.ToString(x, toBase: 2), 4}");

Para obter a lista completa de operadores C# ordenados por nível de precedência, consulte a seção Precedência do operador do artigo Operadores C#.

Contagem de turnos dos operadores de turno

Para os operadores <<de turno internos , >>e >>>, o tipo do operando direito deve ser int ou um tipo que tenha uma conversão numérica implícita predefinida para int.

Para o x << count, x >> counte x >>> count expressões, a contagem real de turnos depende do tipo da x seguinte forma:

Se o tipo de é int ou uint, a contagem de x turnos é definida pelos cinco bits de ordem baixa do operando direito. Ou seja, a contagem de turnos é calculada a partir de count & 0x1F (ou count & 0b_1_1111).
Se o tipo de é long ou ulong, a contagem de x turnos é definida pelos seis bits de ordem baixa do operando direito. Ou seja, a contagem de turnos é calculada a partir de count & 0x3F (ou count & 0b_11_1111).

O exemplo a seguir demonstra esse comportamento:

int count1 = 0b_0000_0001;
int count2 = 0b_1110_0001;

int a = 0b_0001;
Console.WriteLine($"{a} << {count1} is {a << count1}; {a} << {count2} is {a << count2}");
// Output:
// 1 << 1 is 2; 1 << 225 is 2

int b = 0b_0100;
Console.WriteLine($"{b} >> {count1} is {b >> count1}; {b} >> {count2} is {b >> count2}");
// Output:
// 4 >> 1 is 2; 4 >> 225 is 2

int count = -31;
int c = 0b_0001;
Console.WriteLine($"{c} << {count} is {c << count}");
// Output:
// 1 << -31 is 2

Nota

Como mostra o exemplo anterior, o resultado de uma operação de deslocamento pode ser diferente de zero mesmo se o valor do operando direito for maior do que o número de bits no operando esquerdo.

Operadores lógicos de enumeração

Os ~operadores , &, |e ^ também são suportados por qualquer tipo de enumeração . Para operandos do mesmo tipo de enumeração, uma operação lógica é executada nos valores correspondentes do tipo integral subjacente. Por exemplo, para qualquer x e y de um tipo T de enumeração com um tipo Usubjacente , a x & y expressão produz o mesmo resultado que a (T)((U)x & (U)y) expressão.

Normalmente, você usa operadores lógicos bit a bit com um tipo de enumeração definido com o atributo Flags . Para obter mais informações, consulte a seção Tipos de enumeração como sinalizadores de bits do artigo Tipos de enumeração.

Capacidade de sobrecarga do operador

Um tipo definido pelo usuário pode sobrecarregar os ~operadores , <<, , >>>>>, |&, , e ^ . Quando um operador binário está sobrecarregado, o operador de atribuição composto correspondente também é implicitamente sobrecarregado. Um tipo definido pelo usuário não pode sobrecarregar explicitamente um operador de atribuição composta.

Se um tipo T definido pelo usuário sobrecarregar o <<, >>ou >>> operador, o tipo do operando esquerdo deve ser T. Em C# 10 e anteriores, o tipo do operando direito deve ser int; começando com C# 11, o tipo do operando direito de um operador de turno sobrecarregado pode ser qualquer.

Especificação da linguagem C#

Para obter mais informações, consulte as seguintes seções da especificação da linguagem C#: