C#のBitArrayでビット単位の排他的論理和（XOR）演算を行う方法

C#のBitArrayクラスには、2つのビット配列の対応する要素同士でビット単位の排他的論理和（XOR）演算を実行するためのXor()メソッドが用意されています。この記事では、実際のコード例を通じて、その使い方と動作を詳しく解説します。

XOR演算は、2つのビット値が異なる場合に「true」、同じ場合に「false」を返す論理演算です。例えば、「false」と「true」の組み合わせは「true」になり、「true」と「true」の組み合わせは「false」になります。

サンプルコード1

まずは基本的な例を見てみましょう。以下のコードでは、長さ5の2つのBitArrayを作成し、一部の要素に値を設定した後、Xor()メソッドで排他的論理和を計算しています。

using System;
using System.Collections;
public class Demo {
   public static void Main(){
      BitArray arr1 = new BitArray(5);
      BitArray arr2 = new BitArray(5);
      arr1[0] = false;
      arr1[1] = false;
      arr2[0] = false;
      arr2[1] = true;
      Console.WriteLine("BitArray1 elements...");
      foreach (bool res in arr1){
         Console.WriteLine(res);
      }
      Console.WriteLine("\nBitArray2 elements...");
      foreach (bool res in arr2){
         Console.WriteLine(res);
      }
      Console.WriteLine("\nBitwise exclusive OR operation...");
      IEnumerable demoEnum = arr1.Xor(arr2);
      foreach(Object ob in demoEnum){
         Console.WriteLine(ob);
      }
   }
}

実行結果

上記のコードを実行すると、次のような出力が得られます。

BitArray1 elements...
False
False
False
False
False

BitArray2 elements...
False
True
False
False
False

Bitwise exclusive OR operation...
False
True
False
False
False

この結果から、インデックス1の位置で「false」と「true」が異なるため、XOR演算の結果は「true」になっていることがわかります。それ以外の位置では両方の値が同じ（false）なので、結果も「false」になります。

サンプルコード2

続いて、より多くの要素に値を設定した別の例を見てみましょう。

using System;
using System.Collections;
public class Demo {
   public static void Main(){
      BitArray arr1 = new BitArray(5);
      BitArray arr2 = new BitArray(5);
      arr1[0] = false;
      arr1[1] = false;
      arr1[2] = false;
      arr1[3] = true;
      arr1[4] = false;
      arr2[0] = false;
      arr2[1] = true;
      arr2[2] = false;
      arr2[3] = true;
      arr2[4] = true;
      Console.WriteLine("BitArray1 elements...");
      foreach (bool res in arr1){
         Console.WriteLine(res);
      }
      Console.WriteLine("\nBitArray2 elements...");
      foreach (bool res in arr2){
         Console.WriteLine(res);
      }
      Console.WriteLine("\nBitwise exclusive OR operation...");
      IEnumerable demoEnum = arr1.Xor(arr2);
      foreach(Object ob in demoEnum){
         Console.WriteLine(ob);
      }
   }
}

実行結果

このコードを実行すると、以下の出力が得られます。

BitArray1 elements...
False
False
False
True
False

BitArray2 elements...
False
True
False
True
True

Bitwise exclusive OR operation...
False
True
False
False
True

結果の解説

各インデックスごとの演算結果を整理すると、次のようになります。

• インデックス0： false XOR false → false（同じ値）
• インデックス1： false XOR true → true（異なる値）
• インデックス2： false XOR false → false（同じ値）
• インデックス3： true XOR true → false（同じ値）
• インデックス4： false XOR true → true（異なる値）

このように、Xor()メソッドは呼び出し元のBitArray（arr1）自体を変更し、その結果を返す点にも注意してください。2つの配列の長さが異なる場合はArgumentExceptionがスローされるため、事前に長さを揃えておく必要があります。