特定のビットを取り出す？

Question

今、基本情報技術者試験を独学で勉強していて少し疑問に思ったことがあるので
質問させてください。

特定のビットを取り出す場合、元のビット列に対して取り出したい位置に1を入れた
マスクパターンを用意し2つのビット列の論理積をとると特定のビット列を
取り出すことができるというのを勉強しました。

そこでふと疑問に思ったのですが、
特定のビットを取り出す操作にどういった利点だったり
PCの計算で使い道があるのでしょうか？

引き算をする場合は排他的論理和を使って全てのビット列を反転させたものを使えば
いいとも勉強したので特定のビットを取り出すことの利点が分からなくて
質問させてもらいました。

質問が分かりずらかったら申し訳ありませんが、
解答の程宜しくお願いします。

Answer 1

例えばファイルのパーミッションで 764 とかありますが、これは

• owner : 7（ビット表記で 111 ）
• group : 6（ 110 ）
• other : 4（ 010 ）

です。
これは

• read : 4 (ビット表記で 100 ）
• write : 2（ 010 ）
• exec : 1（ 001 ）

の合計値です。

これにより、group に対して実行権限があるかどうかを評価する際に、

110 AND 001 のビット演算で 000 となることで実行権がないことがわかります。
同様に 110 AND 010 の演算で 010 となることで、書き込み権限があることがわかります。

このように各ビットに対してON/OFFの意味を持たせることでまとめてデータ管理するといったことがよく

Answer 2

ビット列の一部を取り出したり消したりシフトしたりというビット単位の処理は様々なところで使います。
とりあえず出ていないところでいくつか。

・圧縮ファイル
例えばJPEGやGIFなど多くの圧縮ファイルはビット単位でデータが並んでいるので扱うにはビット単位の処理が必要です。
・ビットマップ画像の一部
ビット深度の少ないビットマップ画像はビット単位でデータが並んでいます。
・文字コード
文字コードの変換処理(Shift_JIS↔JISとか、UTF-16↔UTF-8とか)はビット単位の処理が必要です。
単純なところでいえばASCIIコードの大文字小文字判定にも使えます。
・浮動小数点数
今は多くの環境でハードウェアで処理ができますが、昔やごく低性能な環境ではソフトウェアでの浮動小数点数の演算をし、ビット単位の処理が必要です。

Answer 3

普通に Windowsアプリとかでは使う機会は少ないですが、外部機器をアクセスする時とか、ネットワークパケットとかでは、データがbit単位で割りつれられる事は多くあります。その時に、ビット演算(特定のビット取得とか)が必要となります。

ライブラリで、bit毎のデータを true/falseで取得するなんてのもありますが、IOのやり取りとかは、バイト単位が多いので、必要に応じて、その 1bitまたは、数bitを取り出します。

昔だと、メモリ節約用途もありましたが、さすがに今は少ないですね。
例えば、IPパケットなども古いので、bit単位の割付けがあったりします。
IPパケットの構造とIPフラグメンテーション

Answer 4

特定のビットを取り出す操作にどういった利点だったり

PCの計算で使い道があるのでしょうか？

「特定のビットが立っているか判定したい」というような場面もよくあります。