C++のビット単位XOR（排他的論理和）とは？仕組みと使い方を解説

ビット単位の排他的論理和（XOR）演算子「^」は、第1オペランドの各ビットと、第2オペランドの対応するビットを1つずつ比較する演算子です。比較した2つのビットが異なる値（片方が0でもう片方が1）であれば、結果の該当ビットは「1」にセットされます。逆に、両方のビットが同じ値（どちらも0、またはどちらも1）であれば、結果の該当ビットは「0」にセットされます。

この演算子を使う際は、両方のオペランドが整数型（int型、unsigned short型など）である必要がある点に注意してください。浮動小数点型の値には適用できません。

XORの真理値表

ビットごとの演算結果は、次の真理値表のようにまとめられます。

サンプルコード

以下は、16進数リテラルを使ってunsigned short型の変数同士でXOR演算を行う例です。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    unsigned short a = 0x5555;   // 2進数で 0101 ... のパターン
    unsigned short b = 0xFFFF;   // 2進数で 1111 ... のパターン
    cout << hex << (a ^ b) << endl;
}

出力結果

このプログラムを実行すると、次の出力が得られます。

aaaa

出力された「aaaa」は、2進数で表すと「1010...」というパターンに相当します。

動作の仕組みを詳しく見てみましょう。0x5555は「0101」を繰り返すビットパターン、0xFFFFはすべてのビットが「1」のパターンです。XORでは相手のビットと異なる場合に結果が「1」になるため、0xFFFFとの演算によって0x5555の全ビットが反転し、「1010」を繰り返す0xAAAA（表示上はaaaa）となります。

この性質を利用すると、特定のビットだけを反転させるマスク処理や、フラグのオン・オフ切り替えなどが簡単に実装できます。ビット単位XORは、C++の低レベルなデータ操作において非常に便利な基本演算の一つです。