Bits, bytes y los operadores bitwise

¿Qué son los bit, bytes y los operadores bitwise? ¿Qué son los bits? Un bit, abreviatura de binary digit, es la unidad más básica de información en computación. Representa un estado lógico con dos valores posibles: 0 o 1, que pueden interpretarse como falso/verdadero, apagado/encendido, etc. En informática, toda la información, desde números hasta imágenes, se representa en binario usando bits. ¿Qué son los bytes? Un byte es un grupo de 8 bits, y es la unidad estándar para almacenar datos en muchas arquitecturas de computadoras. Con 8 bits, un byte puede representar 256 valores diferentes (de 0 a 255), ya que 2^8 = 256. En C, el tipo de dato char típicamente ocupa 1 byte, y se usa para almacenar caracteres. El sistema binario o cómo relacionar los bits y los bytes El sistema binario es un método de numeración de base 2, donde solo se utilizan dos dígitos: 0 y 1. Cada posición en un número binario representa una potencia de 2, a diferencia del sistema decimal, en el que cada posición representa una potencia de 10. ¿Por qué las computadoras usan binario? Las computadoras usan el sistema binario porque están construidas con transistores, componentes electrónicos que actúan como interruptores: pueden estar abiertos (0) o cerrados (1). Esta simplicidad garantiza una mayor fiabilidad. Con billones de transistores trabajando en conjunto, las computadoras procesan datos ejecutando operaciones lógicas y aritméticas mediante combinaciones de estos bits. Los bytes, compuestos por bits, son fundamentales para representar la información en la memoria. Por ejemplo: El byte 01000001 representa la letra A en el estándar ASCII. El número decimal 255 se escribe en binario como 11111111 (8 bits). Los bytes permiten manejar información más compleja: Números enteros: Usando múltiples bytes (ej. 4 bytes para un int en C). Caracteres: Codificados mediante tablas como ASCII o Unicode. Imágenes, sonido, programas: Todo se reduce a secuencias de bits organizadas en bytes. El sistema binario no solo sirve para almacenar números. Es la base de: Operaciones lógicas: Puertas AND, OR, NOT (fundamentales en circuitos). Máscaras de bits: Para manipular configuraciones de hardware o permisos. Algoritmos eficientes: Compresión de datos, cifrado, gráficos. Redes: Las direcciones IP y protocolos usan bits para enrutar información. ¿Qué son los operadores bitwise? Los operadores bit a bit (o bitwise) permiten manipular datos a nivel de bits. Son muy útiles para operaciones de bajo nivel, optimización y cuando se trabaja con datos en bruto (como en protocolos o hardware). Operador de desplazamiento a la izquierda > 1); // 00000011 en binario // se imprime "7 >> 1 = 3" return (0); } Operador AND bit a bit & Compara cada bit de dos números y devuelve 1 solo si ambos bits correspondientes son 1; de lo contrario, devuelve 0. Si tienes el número 96 01100000 y lo quieres comparar con el número 32 00100000, obtendras el número 32, ya que solo devolverá 1 en la tercera posición 00100000. #include int main(void) { unsigned char a; unsigned char b; unsigned char result; a = 96; // 01100000 en binario b = 32; // 00100000 en binario // --&----- result = a & b; // 00100000 en binario printf("%u & %u = %u\n", a, b, result); // se imprime "96 & 32 = 32" return (0); } Operador NOT bit a bit ~ Invierte cada bit del operando, convirtiendo los 1 en 0 y viceversa. Si tienes el número 15 00001111 y usas el operador NOT, obtendras el número 240 11110000 ya que donde hubiera un 0 ahora habrá un 1 y viceversa. #include int main(void) { unsigned char a; unsigned char result; a = 15; // 00001111 en binario // ~~~~~~~~ result = ~a; // 11110000 en binario printf("~%u = %u\n", a, result); // se imprime " ~15 = 240" return (0); } Operador OR bit a bit | Compara cada bit de dos números y devuelve 1 si al menos uno de los bits correspondientes es 1; en caso contrario, devuelve 0. Si tienes el número 178 10110010 y lo quieres comparar con el número 94 01011110, obtendras el número 254 11111110, ya que solo devolverá 0 en la última posición. #include int main(void) { unsigned char a; unsigned char b; unsigned char result; a = 178; // 10110010 en binario b = 94; // 01011110 en binario // |||||||- result = a | b; // 11111110 en binario printf("%u | %u = %u\n", a, b, result); // se imprime "178 | 94 = 254" return (0); } Operador XOR bit a bit ^ Compara cada bit de dos números y devuelve 1 si los bits correspondientes son diferentes, y 0 si son iguales. Si tienes el número 20 00010100 y lo quieres comparar con el número 5 00000101, obt

Apr 5, 2025 - 13:04

¿Qué son los bit, bytes y los operadores bitwise?

¿Qué son los bits?

Un bit, abreviatura de binary digit, es la unidad más básica de información en computación. Representa un estado lógico con dos valores posibles: 0 o 1, que pueden interpretarse como falso/verdadero, apagado/encendido, etc. En informática, toda la información, desde números hasta imágenes, se representa en binario usando bits.

¿Qué son los bytes?

Un byte es un grupo de 8 bits, y es la unidad estándar para almacenar datos en muchas arquitecturas de computadoras. Con 8 bits, un byte puede representar 256 valores diferentes (de 0 a 255), ya que 2^8 = 256.

En C, el tipo de dato char típicamente ocupa 1 byte, y se usa para almacenar caracteres.

El sistema binario o cómo relacionar los bits y los bytes

El sistema binario es un método de numeración de base 2, donde solo se utilizan dos dígitos: 0 y 1. Cada posición en un número binario representa una potencia de 2, a diferencia del sistema decimal, en el que cada posición representa una potencia de 10.

¿Por qué las computadoras usan binario?

Las computadoras usan el sistema binario porque están construidas con transistores, componentes electrónicos que actúan como interruptores: pueden estar abiertos (0) o cerrados (1). Esta simplicidad garantiza una mayor fiabilidad. Con billones de transistores trabajando en conjunto, las computadoras procesan datos ejecutando operaciones lógicas y aritméticas mediante combinaciones de estos bits.

Los bytes, compuestos por bits, son fundamentales para representar la información en la memoria. Por ejemplo:

El byte 01000001 representa la letra A en el estándar ASCII.
El número decimal 255 se escribe en binario como 11111111 (8 bits).

Los bytes permiten manejar información más compleja:

Números enteros: Usando múltiples bytes (ej. 4 bytes para un int en C).
Caracteres: Codificados mediante tablas como ASCII o Unicode.
Imágenes, sonido, programas: Todo se reduce a secuencias de bits organizadas en bytes.

El sistema binario no solo sirve para almacenar números. Es la base de:

Operaciones lógicas: Puertas AND, OR, NOT (fundamentales en circuitos).
Máscaras de bits: Para manipular configuraciones de hardware o permisos.
Algoritmos eficientes: Compresión de datos, cifrado, gráficos.
Redes: Las direcciones IP y protocolos usan bits para enrutar información.

¿Qué son los operadores bitwise?

Los operadores bit a bit (o bitwise) permiten manipular datos a nivel de bits. Son muy útiles para operaciones de bajo nivel, optimización y cuando se trabaja con datos en bruto (como en protocolos o hardware).

Operador de desplazamiento a la izquierda `<<`

Desplaza todos los bits de un número hacia la izquierda. Cada desplazamiento equivale a multiplicar el número por 2.

Si tienes el número 3 00000011, al desplazarlo 1 posición a la izquierda se obtiene el número 6 00000110.

#include 

int main(void)
{
    unsigned char c;

    c = 3;  //  00000011 en binario
    printf("%u << 1 = %u\n", c, c << 1);    //  00000110 en binario
    // se imprime "3 << 1 = 6"
    return (0);
}

Operador de desplazamiento a la derecha `>>`

Desplaza todos los bits de un número hacia la derecha. Cada desplazamiento equivale a dividir el número por 2, descartando el residuo (o módulo).

Si tienes el número 7 00000111 desplazándolo a la derecha se obtiene el número 3 00000011, ya que se pierde la parte fraccional.

#include 

int main(void)
{
    unsigned char c;

    c = 7;  //  00000110 en binario
    printf("%u >> 1 = %u\n", c, c >> 1);    //  00000011 en binario
    // se imprime "7 >> 1 = 3"
    return (0);
}

Operador AND bit a bit `&`

Compara cada bit de dos números y devuelve 1 solo si ambos bits correspondientes son 1; de lo contrario, devuelve 0.

Si tienes el número 96 01100000 y lo quieres comparar con el número 32 00100000, obtendras el número 32, ya que solo devolverá 1 en la tercera posición 00100000.

#include 

int main(void) {
    unsigned char a;
    unsigned char b;
    unsigned char result;

    a = 96;             //  01100000 en binario
    b = 32;             //  00100000 en binario
    //                      --&-----
    result = a & b;     //  00100000 en binario
    printf("%u & %u = %u\n", a, b, result);
    // se imprime "96 & 32 = 32"
    return (0);
}

Operador NOT bit a bit `~`

Invierte cada bit del operando, convirtiendo los 1 en 0 y viceversa.

Si tienes el número 15 00001111 y usas el operador NOT, obtendras el número 240 11110000 ya que donde hubiera un 0 ahora habrá un 1 y viceversa.

#include 

int main(void) {
    unsigned char a;
    unsigned char result;

    a = 15;             //  00001111 en binario
    //                      ~~~~~~~~
    result = ~a;        //  11110000 en binario
    printf("~%u = %u\n", a, result);
    // se imprime " ~15 = 240"
    return (0);
}

Operador OR bit a bit `|`

Compara cada bit de dos números y devuelve 1 si al menos uno de los bits correspondientes es 1; en caso contrario, devuelve 0.

Si tienes el número 178 10110010 y lo quieres comparar con el número 94 01011110, obtendras el número 254 11111110, ya que solo devolverá 0 en la última posición.

#include 

int main(void) {
    unsigned char a;
    unsigned char b;
    unsigned char result;

    a = 178;            //  10110010 en binario
    b = 94;             //  01011110 en binario
    //                      |||||||-
    result = a | b;     //  11111110 en binario
    printf("%u | %u = %u\n", a, b, result);
    // se imprime "178 | 94 = 254"
    return (0);
}

Operador XOR bit a bit `^`

Compara cada bit de dos números y devuelve 1 si los bits correspondientes son diferentes, y 0 si son iguales.

Si tienes el número 20 00010100 y lo quieres comparar con el número 5 00000101, obtendras el número 17 00010001, ya que devolverá 1 en la posicion 4 y 8 que son los unicos bits diferentes.

#include 

int main(void) {
    unsigned char a;
    unsigned char b;
    unsigned char result;

    a = 20;             //  00010100 en binario
    b = 5;              //  00000101 en binario
    //                      ---^---^
    result = a ^ b;     //  00010001 en binario
    printf("%u ^ %u = %u\n", a, b, result);
    // se imprime "20 ^ 5 = 17"
    return (0);
}