O operador é um dos blocos construtivos básicos de qualquer linguagem de programação moderna. A primeira coisa que se aprende em qualquer linguagem de programação é o operador atribuição (=). Porém, existem operadores que são menos usados mas que são igualmente importantes: os operadores bitwise. Estes operadores foram criados no intuito de operar em palavras binárias, implementando operações bit a bit tão necessárias quando se tratando diretamente com o hardware.
Porém, os operadores bitwise são bem mais úteis do que simplesmente interpretar status de retorno de algum hardware. É possível, por exemplo, usar os operadores para multiplexar uma série de flags em palavras binárias. O fato é que você usa isso todos os dias mas nunca se apercebeu disso.
No desenvolvimento iOS, o uso de bitwises é corriqueiro. Por exemplo:
Observe que a chamada do método components:fromDate do NSCalendar usa um conjunto de operadores bitwise para multiplexar um conjunto de flags em uma única palavra binária.
Bem, vamos aos detalhes!
Operadores Bitwise
Os operadores bitwise são, normalmente, os seguintes:
- Operador E binário: &
- Operador OU binário: |
- Operador NÃO binário: ~
- Operador OU EXCLUSIVO binário: ^
- Operador ROLAGEM DE BITS à direita: >>
- Operador ROLAGEM DE BITS à esquerda: <<
É importante não confundir estes operadores com os operadores lógicos e operadores lógicos relacionais. Estes operadores usam como operandos números inteiros e devolvem como resultado também números inteiros. A ideia aqui é permitir que você manipule cada bit de uma palavra binária individualmente ou em conjunto. Algumas linguagens de programação usam operadores com sintaxe ligeiramente diferente mas, no geral, estes são os símbolos comumente usados. Consulte o manual da sua linguagem predileta para verificar como ela implementa os operadores bitwise.
Como eu disse, originalmente estes operadores foram pensados para dar a habilidade de interfaceamento com hardware mais fácil para as linguagens de programação. Porém são operadores tão flexíveis que logo ganharam foco no desenvolvimento comercial.
Bem, da mesma forma que os operadores lógicos e lógicos relacionais, os operadores bitwise, também chamados de operadores binários, operam em termos de verdadeiro ou falso. No entanto, a operação ocorre bit a bit: se o bit está ativo, ou seja, 1, ele é verdadeiro; analogamente, se está inativo, ele é falso.
Estes operadores também têm uma tabela verdade, que é a tabela que demonstra o resultado das operações de acordo com os operandos fornecidos.
Os operadores de rolagem de bits, por outro lado, têm resultados interessantes:
Estas operações sempre ocorrem bit a bit.
Usos Práticos
Perfeito, já sei o que são os bitwises. Por que devo usar isso?
O uso mais corriqueiro de bitwises é para multiplexar flags em uma única palavra binária. Ao invés de você usar várias variáveis booleanas para armazenar os flags, simplesmente use uma palavra binária sem sinal para isso. Nas plataformas atuais, você consegue armazenar até 64 flags em um número inteiro.
A forma mais elegante de dar significado a cada bit é através de enumerações. Pegando o exemplo da própria Apple:
Desta forma você consegue salvar dentro de um unsigned long até 64 flags. Para testar se um determinado flag está ativo, basta fazer isto:
Para ajustar um conjunto de flags dentro de uma palavra binária, é igualmente simples:
flag = kCFCalendarUnitEra | kCFCalendarUnitYear | kCFCalendarUnitDay;
Agora que você já sabe o que são os bitwises e como usá-los, vai mesmo continuar criando aquele monte de flags booleanos no seu software?