Pythonのビット演算子とは？種類と使い方を実例付きでわかりやすく解説

Pythonのビット演算子とは

ビット演算子は、数値を2進数のビット列として扱い、ビット単位で計算を行う演算子です。Pythonでは主に6種類のビット演算子が用意されており、フラグ管理やマスク処理など低レベルなデータ操作で活躍します。

ここでは、次の2つの変数を例に各演算子の動作を見ていきます。

a = 60 → 0011 1100
b = 13 → 0000 1101

これらの変数に対して基本のビット演算を行うと、結果は以下のようになります。

a & b = 0000 1100
a | b = 0011 1101
a ^ b = 0011 0001
~a   = 1100 0011

ビット演算子の一覧

なお、**=（べき乗代入）や //=（切り捨て除算代入）はビット演算子ではなく複合代入演算子の一種です。c **= a が c = c ** a と同等になるように、演算結果を左辺の変数へ代入する働きを持ちます。

サンプルコード

以下は、各ビット演算子の動作を確認できるPython 3のサンプルプログラムです。

#!/usr/bin/python3

a = 60   # 60 = 0011 1100
b = 13   # 13 = 0000 1101
c = 0

c = a & b    # 12 = 0000 1100
print("Line 1 - Value of c is", c)

c = a | b    # 61 = 0011 1101
print("Line 2 - Value of c is", c)

c = a ^ b    # 49 = 0011 0001
print("Line 3 - Value of c is", c)

c = ~a       # -61 = 1100 0011
print("Line 4 - Value of c is", c)

c = a << 2   # 240 = 1111 0000
print("Line 5 - Value of c is", c)

c = a >> 2   # 15 = 0000 1111
print("Line 6 - Value of c is", c)

実行結果

上記のプログラムを実行すると、次のような出力が得られます。

Line 1 - Value of c is 12
Line 2 - Value of c is 61
Line 3 - Value of c is 49
Line 4 - Value of c is -61
Line 5 - Value of c is 240
Line 6 - Value of c is 15

まとめ

ビット演算子は、一見とっつきにくく感じられますが、2進数の仕組みさえ理解すれば直感的に扱えます。特に << や >> のシフト演算は、2のべき乗との掛け算・割り算としても利用できるため、パフォーマンスが求められる場面で役立ちます。ぜひ実際にコードを書いて、挙動を確かめてみてください。