C++のビット演算子（AND・OR・XOR）の使い方を解説

C++で利用できるビット演算子（ビットごとの演算を行う演算子）には主に3種類あります。ビットごとのAND演算子（&）、ビットごとのOR演算子（|）、そしてビットごとの排他的OR演算子であるXOR（^）です。

これらの演算子は、データを2進数のビット列として扱い、対応するビット同士を比較することで新しい値を生成します。フラグ管理やマスク処理など、低レベルなプログラミングで頻繁に活用される重要な演算子です。

ビットごとのAND演算子（&）

AND演算子（&）は、第1オペランドの各ビットを、第2オペランドの対応するビットと比較します。両方のビットが1の場合のみ、結果の対応するビットが1に設定され、それ以外の場合は0になります。

なお、この演算子の両方のオペランドは整数型である必要があります。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    unsigned short a = 0x5555;   // パターン 0101 ...
    unsigned short b = 0xAAAA;   // パターン 1010 ...
    cout << hex << (a & b) << endl;
}

実行結果

0

この例では、aの各ビットとbの対応するビットが必ず互いに異なる（0101と1010）ため、一致して1になるビットが存在せず、結果は0となります。

ビットごとのOR演算子（|）

OR演算子（|）は、第1オペランドの各ビットを、第2オペランドの対応するビットと比較します。どちらか一方でもビットが1であれば、結果の対応するビットは1に設定され、両方が0の場合のみ0になります。

こちらも両方のオペランドは整数型である必要があります。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    unsigned short a = 0x5555;   // パターン 0101 ...
    unsigned short b = 0xAAAA;   // パターン 1010 ...
    cout << hex << (a | b) << endl;
}

実行結果

ffff

この場合、各ビット位置において必ずどちらかが1になっているため、すべてのビットが1となり、結果はffff（16進数表記）になります。

ビットごとのXOR演算子（^）

排他的OR演算子（^）は、第1オペランドの各ビットを、第2オペランドの対応するビットと比較します。片方のビットだけが1で、もう片方が0の場合に、結果の対応するビットは1に設定されます。両方のビットが同じ値（ともに0またはともに1）の場合は0になります。

この演算子についても、両方のオペランドは整数型である必要があります。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;

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

実行結果

aaaa

この結果aaaaは、2進数で「1010...」というパターンを表しています。すべてのビットが1の値（0xFFFF）とXORを取ると、元の値の各ビットが反転されることが確認できます。この性質を利用すると、ビットの反転や値の入れ替え（スワップ）などのテクニックを実現できます。