ビット演算を理解してフラグを使いこなす

フラグの取得、設定(追加)、解除を行います。

理解しやすくするために0～9の数値に該当するビットを対象に、そして比較しやすいように桁数を4桁に統一し、話を進めます。

2進数対応表
10進数	2進数
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001

ビット演算子
演算子	説明
&	論理積
\|	論理和
^	排他的論理和
~	反転

ビット演算表

ビット		&	\|	^
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	0	0	1	1
1	1	1	1	0

10進数の「2」を出力してみます。
出力される結果を見やすくするため、2進数はPadLeftを使用し、4桁で揃えています。

int flag = 2; //0010
Console.WriteLine(
    "10進数 : {0}\n 2進数 : {1}\n\n",
    flag,
    Convert.ToString(flag, 2).PadLeft(4, '0')
);

Result

10進数 : 2
2進数 : 0010

フラグの取得

フラグが立っているか否かを調べます。

フラグを取得する式

x & y

ビット演算子「&」は"x"と"y"の両方のフラグが立っている場合に1となります。

Example

3 & 2
↓
0011 & 0010
↓
結果: 0010

上記の場合、右から二番目の値だけが"1"なのでそれのみを残し、他は"0"となります。

これによってフラグの値のみを抽出できます。

Example

int flag1 = 2;//0010
int flag2 = 3;//0011

Console.WriteLine(flag1 & 2); //2
Console.WriteLine((flag1 & 2) != 0); //True
Console.WriteLine(flag2 & 2); //2
Console.WriteLine((flag2 & 2) != 0); //True

10進数の「2」、「3」ともに2番目のフラグが立っているのでTrueを返します。

フラグの設定

フラグが立っていない場合、フラグを設定します。

フラグを設定する式

x | y

ビット演算子「|」はどちらか一方、あるいは両方のフラグが立っていれば1となります。

Example

int flag1 = 2;//0010
int flag2 = 3;//0011
int flag3 = 4;//0100

var ret1 = flag1 | flag2;
Console.WriteLine(ret1); //3

//2進数に変換します。
Console.WriteLine(
    Convert.ToString(ret1, 2).PadLeft(4, '0'));
//0011


var ret2 = flag2 | flag3;
Console.WriteLine(ret2); //7

//2進数に変換します。
Console.WriteLine(
    Convert.ToString(ret2, 2).PadLeft(4, '0'));
//0111


var ret3 = flag3 | flag1;
Console.WriteLine(ret3); //6

//2進数に変換します。
Console.WriteLine(
    Convert.ToString(ret3, 2).PadLeft(4, '0'));
//0110

フラグの解除

フラグが立っている場合、フラグを解除します。

フラグを解除する式

x & ~y

まず「~」を使用して反転させます。
例えば10進数の「2」を反転させると

「0010」→「1101」(4桁揃え)

その後、&演算子を使用し、論理積を求めます。

Example

int flag = 2;
int xor = (byte)~flag;

Console.WriteLine(xor);//253

//2進数に変換します
Console.WriteLine(
    Convert.ToString(flag, 2).PadLeft(4, '0'));
//0010
Console.WriteLine(
    Convert.ToString(xor, 2).PadLeft(4, '0'));
//11111101

//論理積を出力します。
Console.WriteLine(2 & xor); //0
Console.WriteLine(2 & ~2); //0

フラグを使う具体例

もう少し具体的な例を挙げてみます。

権限を設定することを想定し、以下のようなenumを作成してみます。

[FlagsAttribute]
enum PermissionFlags
{
    None   = 0,
    Read   = 1,
    Create = 1 << 1,
    Write  = 1 << 2,
    Delete = 1 << 3,
    All    = 1 | 1 << 1 | 1 << 2 | 1 << 3
}

上のPermissionFlagsを使用して権限の取得、追加、削除を行ってみます。

var p = PermissionFlags.Create | PermissionFlags.Read;

Console.WriteLine(p);
//Read, Create

//取得
Console.WriteLine((p & PermissionFlags.Create) != 0);
//true

//追加
p |= PermissionFlags.Delete;
Console.WriteLine(p);
//Read, Create, Delete

//削除
p &= ~PermissionFlags.Create;
Console.WriteLine(p);
//Read, Delete