低レベルの文字列変更のためのビットワイズ操作を分類します

ビットワイズ操作は、文字ビットを直接変更することにより、ASCIIでの効率的な文字列操作に使用できます。 1。ケースを切り替えるには、XORを32で使用します： 'a' ^ 32 = 'a'、および ' ^ 32 =' a 'を使用して、分岐せずに高速ケース変換を可能にします。 2。32を使用して、文字が小文字であるかどうか、または〜32でケースを正規化し、文字が「a」 - 'z'範囲内でアルファベット系であるかどうかを確認します。 3.（c＆0xe0）== 0で制御文字をフィルタリングするなど、マスキングを使用して不要なビットを削除したり、（c＆0x7f）|で印刷可能なASCIIを強制します。 0x20。 4.軽量の文字列難読化のキーを使用してXORを適用します。同じキーを2回適用すると、埋め込みシステムまたはゲーム資産で一般的に使用されますが、暗号化には安全ではありません。これらの手法は、ASCII-ONLYデータ、パフォーマンスが重要であるか、システムリソースが制約される場合に有益ですが、ASCIIに固有の低レベルのビットパターンに依存しているため、保守可能なアプリケーションコードではUnicodeまたはUTF-8では避ける必要があります。

ビットワイズ操作は、特に文字列操作に適用される場合、ブラックマジックと見なされることがよくあります。しかし、低レベルのプログラミングまたはパフォーマンスクリティカルなシステムでは、効率的な文字処理のための強力なツールです。文字列は通常、高レベルで処理されますが（ replace()またはtoUpperCase() ）、特にASCII文字を扱う場合やエンコード変換を扱う場合、ビットワイズ操作の使用方法を理解することで、微調整されたコントロールと速度が得られます。

文字列の変更のコンテキストで、ビットワイズ操作がどのように機能するか、そしてそれらをいつ使用するかを分かりましょう。

ビットワイズ操作とは何ですか？

ビットワイズ操作は、整数値の個々のビットを操作します。文字列の文字（特にASCII）はフードの下の整数として表されるため、これらの操作を使用して直接変更できます。

一般的なビットワイズ演算子：

• & （and） - ビットのマスキングに役立ちます
• | （または） - ビットの設定に役立ちます
• ^ （xor） - ビットの切り替えに役立ちます
• ~ （not） - すべてのビットを反転します
• 、 <code>>> - ビットシフト（左/右）

各ASCIIキャラクターは7ビットまたは8ビットに収まるため、これらの操作は高速で予測可能です。

1. XORを使用したケースの変換

1つの古典的な例は、ASCIIの大文字と小文字の間を変換することです。

ASCIIで：

• 'A' = 65 = 0b01000001
• 'a' = 97 = 0b01100001

違いに気づきましたか？ 6ビット（1からカウント）のみが異なります。つまり：
97 - 65 = 32 、および32は1 （または16進数で<code>0x20 ）です。

だから、ケースを切り替えるには：

 char c = 'a';
c ^= 32; //「a」になります
c ^= 32; //また「A」になります

これは、Xorがビットをひっくり返すために機能します。 2回適用すると、オリジナルが入手できます。

？実際の使用：分岐せずに高速ケース変換：

 void tolower（char* str、int len）{
    for（int i = 0; i <len; i）{
        if（（str [i]> = 'a'）&&（str [i] <= 'z'））{
            str [i] ^= 32;
        }
    }
}

ASCIIレターでのみ機能します。 UTF-8またはアクセント付き文字では動作しません。

2。文字プロパティのチェックアンド

ビットごとに使用して、キャラクターの特性を確認できます。

たとえば、文字が小文字であるかどうかを確認するには：

• すべての小文字には6番目のビットが設定されています。
• したがって、小文字の場合、 c & 32ゼロではありません。

しかし、より巧妙に、キャラクターがまったく文字であるかどうかを確認するには：

• マスキングを使用して、関連するビットを分離します。

ascii 'a' to 'z'は0x41から0x5Aを占有します。
より高いビットをマスクして比較することができます。

または、charがビットパターンを使用してアルファベットであるかどうかを確認するには：

 //原油だが大文字の高速チェック（簡素化）
if（（c＆〜32）> = 'a' &&（c＆〜32）<= 'z'）{
    // cは「a」 -  'z'または 'a'  -  'z'のいずれかです
}

ここでは、 c & ~32 6番目のビットをクリアし、正規化ケースをクリアします。

？これにより、ケースの条件付きチェックが回避され、1つの範囲で両方を処理できます。

3.文字列の特定のビットの削除または設定

コントロール文字を剥がしたり、印刷可能なASCIIを強制したりして、文字列を消毒したいとします。

コントロール文字（ \n 、 \tなど）は0〜31（0x00–0x1f）の範囲にあり、それらはすべて上位3ビットをクリアしています。

それらをフィルタリングする：

 if（（c＆0xe0）== 0）{
    //おそらくコントロールチャー（ただし注意してください - スペースは32です）
}

または、キャラクターを印刷可能な範囲に押し込みます。

 c =（c＆0x7f）| 0x20; //ハイビットをクリア（拡張ASCIIの場合）、スペース以上を確保する

これは、一部のプロトコルでテキストを「クリーン」するために使用されます。

4。XOR単純な文字列の難読化のため

暗号化ではありませんが、XORは軽量の弦の難読化によく使用されます。

例：キーを持つ各文字：

 void xorstring（char* str、int len、char key）{
    for（int i = 0; i <len; i）{
        str [i] ^= key;
    }
}

同じキーで2回実行すると、元の文字列が戻ります。

使用：

• 組み込みシステム
• ゲーム資産
• マルウェア（注意！）

？安全ではありません - カジュアルな検査からテキストを隠します。

ビットワイズ文字列操作はいつ使用する必要がありますか？

✅時を使用してください：

• Ascii-Onlyデータの使用
• パフォーマンスは重要です（例えば、パーサー、埋め込み）
• 低レベルのツール（コンパイラ、ネットワークプロトコル）を構築しています
• メモリまたはCPUが制約されます

？いつ避けてください：

• UnicodeまたはUTF-8の処理
• 保守可能なアプリケーションコードの書き込み
• エンコーディング全体の移植性が重要です

最終メモ

今日のほとんどの文字列タスクではビットワイズ操作は必要ありませんが、速度が必要な場合や金属の近くで作業している場合は非常に貴重です。彼らは、文字データが真に保存され操作されている方法を明らかにします。

それらを理解することはあなたを助けます：

• レガシーまたはシステムコードを読んでください
• タイトループを最適化します
• 高レベルの機能がどのように実装されているかを評価してください

そして、 'a' ^ 'A' == 32'を見ると、それは魔法であることを止め、メカニズムになり始めます。

基本的に、それはビットですべてを行うことではなく、少しが正しいツールであることを知ることです。

以上が低レベルの文字列変更のためのビットワイズ操作を分類しますの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。