Hidemaru Q and A

第III部〜秀丸マクロのいろはにほへと
　ビット演算を極める（仮題）

●ビット演算を極める

【０】ここに書いてあること
【１】はじめに − 秀丸で使えるビット演算子
【２】２進数、１６進数とは
【３】秀丸マクロでの１６進数の記述方法
【４】ビット演算の概念
【５】ビット演算の詳細
【６】ビット演算でできること
【７】秀丸マクロでの使用例 ※この項はまだ執筆中です。m(_ _)m

【０】ここに書いてあること

秀丸エディタのマクロの中でも、応用的な機能の中には、2進数の概念やビット演算を使用する必要がある部分があります。
例えば、

C言語など、他の言語でこれらの概念や演算子を理解されている方はまだしも、初めての方はとっつきにくい部分もあるかと思います。

この章では、ビット演算のしくみと秀丸マクロでの使い方について説明します。

【１】はじめに − 秀丸で使えるビット演算子

秀丸で使えるビット演算子は以下の３種類があります。

&ビット毎のAND
|ビット毎のOR
^ビット毎のXOR
と言われて、分かった、という方は、以下の説明は多分必要ないでしょう。「ANDってどういうこと？」「ビット毎って何？」と思われる方もいらっしゃることと思います。

[補足]
^ は、BASIC系の言語では、べき乗計算の演算子です。間違えないようにしましょう。

ビット演算のしくみを説明するにあたって、まず関連の深い「２進数」「１６進数」について説明します。その後、ビット演算子の意味と使い方について説明していきます。

【２】２進数、１６進数とは

１０進数とは、０〜９の数字を１桁として表す数値の表現方法を指します。
同様に考えれば、２進数とは、０〜１の数字を１桁として表す数値の表現です。

２進数は、一般にコンピュータで数値を表す時の基本となる表記方法です。スイッチの ON と OFF をそれぞれ １と０に見立て、そのスイッチを複数集めることで、大きな値の桁も表します。

[例] １０進数、２進数、１６進数の対応表

１０進数２進数１６進数
０００
１１１
２１０２
３１１３
４１００４
５１０１５
６１１０６
７１１１７
８１０００８
９１００１９
１０１０１０Ａ
：
１５１１１１Ｆ
１６１００００１０

１０進数では、１の桁、１０の桁、１００の桁、・・・と続きますが、言い換えると、１の０乗の桁、１０の１乗の桁、１０の２乗の桁、・・・となります。
２進数では、２の０乗の桁、２の１乗の桁、２の２乗の桁、・・・と続きます。

２進数４桁（１０進数でいえば０〜１５）を１桁にまとめた数字の表現が１６進数になります。

[補足]
「２進数・１０進数」という表記について
秀丸エディタヘルプに限らず、計算機関係の文献でこのような用語がよく出ますが、厳密には、数自体にこうした種別が有るわけではありません。
正しくは「二進（法によって）表記した数」などとすべきものですが、ここでは便宜上、この表記を使って説明させてもらうことにします。

【３】秀丸マクロでの１６進数の記述方法

秀丸マクロでは、２進数を直接記述する方法は有りませんので、１０進数か１６進数のどちらかの表記を使うことになります。

秀丸マクロ（および一般にＣ言語）では、１６進数の数字には、頭に 0x という文字を付け、１０進数でいう１０〜１５の数値をあらわす文字として、Ａ〜Ｆを割り当てます。
（半角文字を使用。大文字でも小文字でも変わりません）

[例]

１０進数で１１の値を秀丸マクロ内で１６進数で記述し、変数に代入する

#a = 0x0b;

[補足]
もちろん、これは以下のように書くのと同じ意味です。

#a = 11;

秀丸の側から見ると、どちらの方法で記述しても値としては同じであるため、結果は変わりません。
逆にいえば、１６進数表記は、ビット演算を行う場合に、コードを書く側の人間が、コードが理解しやすくなって便利な記述方法であるとも言えます。

ビットとは、２進数ではその１桁に相当します。
２進数８桁（１６進数２桁）の単位をバイトといい、１０進数では０〜２５５の範囲を表すことができます。

[補足]
一般には、最上位ビットをマイナス符号と考えて、値の表す範囲を変える、符号付き表記も有ります。
秀丸マクロの場合、数値と数値変数の表記は、４バイト（３２ビット）の符号付き整数になります。１バイトや２バイト分の表記だと、符号無しと同様になります。

【４】ビット演算の概念

次にビット演算の概念を説明します。

AND、OR、XORは、それぞれ以下の演算を行います。

[補足]
AND、OR、XORという名前の演算子は秀丸マクロには有りません。ここでは、演算の概念の説明のためにこの表記を使っています。

AND

両方とも１の場合だけ結果として１が返り、その他の場合は０になります。

1 AND 1 = 1
1 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
0 AND 0 = 0

OR

少なくともどちらかが１の場合に結果として１が返り、両方とも０の場合は０になります。

1 OR 1 = 1
1 OR 0 = 1
0 OR 1 = 1
0 OR 0 = 0

XOR

両方のビットが異なる場合にだけ結果として１が返り、その他の場合は０になります。

1 XOR 1 = 0
1 XOR 0 = 1
0 XOR 1 = 1
0 XOR 0 = 0

では、実際に秀丸マクロのビット演算子を使って確認してみましょう。
以下のマクロを実行して、ダイアログに表示される演算結果を見てください。

#a = 1 & 1;
#b = 1 & 0;
#c = 0 & 1;
#d = 0 & 0;

message "1 AND 1 = " + str(#a);
message "1 AND 0 = " + str(#b);
message "0 AND 1 = " + str(#c);
message "0 AND 0 = " + str(#d);

#e = 1 | 1;
#f = 1 | 0;
#g = 0 | 1;
#h = 0 | 0;


message "1 OR 1 = " + str(#e);
message "1 OR 0 = " + str(#f);
message "0 OR 1 = " + str(#g);
message "0 OR 0 = " + str(#h);


#i = 1 ^ 1;
#j = 1 ^ 0;
#k = 0 ^ 1;
#l = 0 ^ 0;


message "1 XOR 1 = " + str(#i);
message "1 XOR 0 = " + str(#j);
message "0 XOR 1 = " + str(#k);
message "0 XOR 0 = " + str(#l);

【５】ビット演算の詳細

冒頭で、 &, | , ^ は「ビット毎の」と書きましたが、複数ビットからなる値同士を計算すると、ビット毎に演算が行われます。いくつか例を見てみましょう。

[例]

２進数１６進数１０進数
１０１１０１１０Ｂ６１８２
AND)１０００１０００８８１３６
１０００００００８０１２８

２進数１６進数１０進数
１０１１０１１０Ｂ６１８２
OR)１０００１０００８８１３６
１０１１１１１０ＢＥ１９０

２進数１６進数１０進数
１０１１０１１０Ｂ６１８２
XOR)１０００１０００８８１３６
００１１１１１０３Ｅ６２

これを実際に秀丸マクロで記述すると以下のようになります。

#a = 0xb6 & 0x88;
#b = 0xb6 | 0x88;
#c = 0xb6 ^ 0x88;

message "0xb6 AND 0x88 = " + str(#a);
message "0xb6 OR 0x88 = " + str(#b);
message "0xb6 XOR 0x88 = " + str(#c);

【６】ビット演算でできること

これらの演算子を使って何ができるか。
これらの演算子を利用して、秀丸マクロの中では、１６進数の値（文字コード等）の分類ができたり、フラグの値として使用される値の一部ビットを操作したりできます。

AND演算を使うと、マスキング（＝任意のビットを０にした値を出力）ができます。
０にしたいビットを０に、元の値を残したいビットを１にした値を作成してAND演算することで実現できます。

[例] ANDで(２進数における)任意の桁が０か１かを調べる
調べたい桁だけを１にし、それ以外を０にした数(この値のことをマスクなどともいいます)とAND演算して、結果がマスクと等しければ１で、等しくなければ０であると判ります。

２進数１６進数１０進数
０００１１１１０１Ｅ３０
AND)００００１００００８８
００００１００００８８
複数の桁を一気に判定することもできます。
２進数１６進数１０進数
００１１０１１０３６５４
AND)１００１００００９０１４４
０００１００００１０１６

OR演算を使うと、任意のビットを１に変更することができます。
１にしたいビットを１に、元の値を残したいビットを０にした値を作成してOR演算することで実現できます。

[例] ２の０乗ビット〜２の３乗ビットを１にしたい場合

２進数１６進数１０進数
１０１１０１１０Ｂ６１８２
OR)００００１１１１０Ｆ１５
１０１１１１１１ＢＦ１９１

XOR演算を使うと、任意のビットの値を反転することができます。

[例] ２の０乗ビット〜２の７乗ビットをすべて反転したい場合

２進数１６進数１０進数
１０１１０１１０Ｂ６１８２
OR)１１１１１１１１ＦＦ２５５
０１００１００１４９７３

【７】秀丸マクロでの使用例

※以下は今後ということで…(^^;

[例１] 文字コードの分類

[例２] charsetキーワードの操作

[例３] .hilightファイル内の値

[例４] searchoptionキーワードの操作

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