Operator Bitwise

Di balik setiap angka yang kita proses tersimpan deretan bit biner 0 dan 1. Operator bitwise memungkinkan kita mengolah deretan tersebut secara langsung: menyalakan satu bit tanpa menyentuh bit lain, menggabungkan beberapa nilai kecil menjadi satu angka, atau memeriksa izin seperti read/write/execute pada sistem berkas. Pada Chapter ini kita akan membedah keenam operator bitwise beserta penerapan praktisnya.

Membaca Representasi Biner #

Fungsi bawaan bin() menampilkan bentuk biner sebuah bilangan bulat, sedangkan int() dengan basis 2 mengubah kembali string biner menjadi angka desimal:

>>> bin(12)
'0b1100'
>>> bin(10)
'0b1010'
>>> int("1100", 2)
12

Prefiks 0b menandai bahwa string tersebut adalah bilangan biner. Nilai 12 tersusun dari bit 1100 (8 + 4), dan 10 tersusun dari 1010 (8 + 2). Dua bilangan ini akan kita pakai sebagai contoh sepanjang Chapter.

Enam Operator Bitwise #

Berikut hasil eksekusi seluruh operasi pada tabel di atas:

>>> 12 & 10
8
>>> 12 | 10
14
>>> 12 ^ 10
6
>>> ~12
-13
>>> 12 << 2
48
>>> 12 >> 2
3
>>> ~0
-1
>>> ~-1
0

Operator &, |, dan ^ membandingkan dua bit pada posisi yang sama, kolom per kolah:

    1 1 0 0   (12)
  & 1 0 1 0   (10)
  ─────────
    1 0 0 0   (8)

Pada operasi &, sebuah bit hasil bernilai 1 hanya jika kedua bit sumber bernilai 1. Pada |, bit hasil bernilai 1 jika minimal salah satu bit sumber bernilai 1 (hasil 14 = 1110). Pada ^ (exclusive OR), bit hasil bernilai 1 hanya jika kedua bit sumber berbeda (hasil 6 = 0110).

Operator << dan >> menggeser seluruh bit: 12 << 2 menggeser 1100 dua posisi ke kiri menjadi 110000 (yaitu 48), setara dengan dikali 2**2. Sebaliknya, 12 >> 2 menggeser bit ke kanan menjadi 11 (yaitu 3), setara dengan floor division oleh 2**2.

Praktik: Flag Izin dengan Bitmask #

Penggunaan bitwise yang paling umum adalah flag: setiap bit mewakili satu pilihan aktif/tidak aktif. Kita kombinasikan flag dengan |, periksa dengan &, nyalakan dengan |=, dan matikan dengan &= ~:

BACA = 1      # 0b001
TULIS = 2     # 0b010
EKSEKUSI = 4  # 0b100

izin = BACA | TULIS
print("izin awal      :", bin(izin))
print("cek BACA       :", izin & BACA)
print("cek TULIS      :", izin & TULIS)
print("cek EKSEKUSI   :", izin & EKSEKUSI)

izin |= EKSEKUSI
print("tambah EKSEKUSI:", bin(izin))

izin &= ~TULIS
print("hapus TULIS    :", bin(izin))

Output yang Dihasilkan:

izin awal      : 0b11
cek BACA       : 1
cek TULIS      : 2
cek EKSEKUSI   : 0
tambah EKSEKUSI: 0b111
hapus TULIS    : 0b101

Mari kita telaah apa yang terjadi pada baris-baris kode di atas:

1. Baris 1-3 (BACA = 1 dst.): setiap flag menempati satu bit berbeda — 001, 010, 100 — sehingga kombinasi keduanya tidak pernah saling menimpa.
2. Baris 5 (izin = BACA | TULIS): operator | menyalakan bit pertama dan kedua sekaligus menghasilkan 0b11 (desimal 3).
3. Baris 6-9 (izin & BACA dst.): operator & menghasilkan nilai bukan nol jika flag tersebut aktif — 1 dan 2 menandakan aktif, 0 menandakan tidak.
4. Baris 11 (izin |= EKSEKUSI): menyalakan bit ketiga tanpa mengubah bit lain; izin menjadi 0b111.
5. Baris 14 (izin &= ~TULIS): ~TULIS menghasilkan pola bit “semua satu kecuali bit kedua”, sehingga & menghapus hanya bit TULIS; hasilnya 0b101.

Mengemas Nilai dengan Shift #

Operator shift memudahkan pengemasan beberapa nilai kecil menjadi satu bilangan besar. Warna pada layar tersimpan sebagai kombinasi merah, hijau, dan biru masing-masing 8 bit:

merah, hijau, biru = 202, 37, 71

warna = (merah << 16) | (hijau << 8) | biru
print("Nilai desimal:", warna)
print("Bentuk hex   :", hex(warna))

Output yang Dihasilkan:

Nilai desimal: 13247815
Bentuk hex   : 0xca2547

Pada baris warna = (merah << 16) | (hijau << 8) | biru, nilai merah digeser ke posisi bit 16-23, hijau ke bit 8-15, dan biru tetap di bit 0-7. Ketiganya digabung dengan | menjadi satu angka 13247815 yang ditampilkan fungsi hex() sebagai 0xca2547 — pasangan ca, 25, 47 justru adalah nilai merah, hijau, dan biru dalam heksadesimal.