8. Stappen bitwise

Meer informatie over bitwise

1 Doel

Het doel is om inzicht te krijgen in wat bitwise logica is, waarom het nuttig is en hoe je het kunt toepassen in programmeertalen zoals C#. Je leert hoe je gegevens per bitpositie kunt manipuleren, wat handig is voor statusbeheer, geheugenoptimalisatie of hardwareaansturing.

2 Stappenplan

Splits het begrip bitwise logica op in twee kernstappen:

1. Begrijpen van bitwise operatoren
2. Toepassen van bitwise logica in een casus

Tip

Bitwise-logica lijkt complex, maar als je het stap voor stap opbouwt (en vooral oefent met voorbeelden), wordt het snel duidelijk. Gebruik een binaire rekenmachine om je te helpen.

Casus

Je beheert een netwerk met meerdere printers. Elke printer heeft meerdere mogelijke statussen (zoals “offline”, “papier op”, of “papierstoring”). In plaats van voor elke status een aparte bool op te slaan, gebruik je één integer waarbij elke bit een bepaalde status representeert. Dit maakt je code compacter en efficiënter.

2.1 Begrijpen van bitwise operatoren

Een bitwise operator voert een logische bewerking uit op individuele bits van gehele getallen.

Operator	Teken	Werking	Voorbeeld
AND	&	Beide bits zijn 1 → resultaat is 1	0110 & 1010 = 0010
OR	|	Eén of beide bits zijn 1 → resultaat is 1	0110 | 1010 = 1110
XOR	^	Bits zijn verschillend → resultaat is 1	0110 ^ 1010 = 1100
NOT	~	Keert alle bits om	~0110 = ...1001
SHIFT LEFT	<<	Verschuift bits naar links (x2 per shift)	0110 << 1 = 1100
SHIFT RIGHT	>>	Verschuift bits naar rechts (/2 per shift)	1010 >> 1 = 0101

Correctieve feedback tijdens de uitvoer

• Vergeet niet dat ~ het 2’s complement gebruikt, wat negatieve getallen oplevert.
• Bitwise-operatoren werken meestal alleen op integer types (zoals int, byte, enz.), niet op bool.

Tip

Als je binaire representaties niet in je hoofd kunt visualiseren, gebruik dan een online tool of de programmeertaal zelf om getallen in binair te printen.

Tips voor stap 2.1

• Gebruik Convert.ToString(getal, 2) in C# om binair te printen.
• Leer de machten van 2 uit je hoofd (1, 2, 4, 8, 16…).
• Oefen met simpele AND en OR bewerkingen.

2.1.1 Bitmasks: wat zijn dat en hoe gebruik je ze?

Een bitmask is een getal dat je gebruikt om bepaalde bits te selecteren of te manipuleren in een ander getal met behulp van bitwise operatoren. Bitmasks zijn een essentieel onderdeel van bitwise logica en worden veel gebruikt om meerdere booleaanse flags of statussen compact in één integer op te slaan.

Nut van bitmasks

• Met bitmasks kun je efficiënt één of meerdere bits tegelijk lezen of wijzigen.
• Je gebruikt ze om bits te controleren, aan te zetten, uit te zetten of te inverteren.

Voorbeeld

int x = 0b0000_0000_0001_0111; // 32 bit waarde van '23'
int mask = 0b1111_1111_1111_1011; // bit mask om bit 2 te resetten
 
int y = x & mask;
 
string result = Convert.ToString(y, 2).PadLeft(16, '0');
Console.WriteLine(result) // Output: 0000000000010011 (voor leesbaarheid: 0000_0000_0001_0011)
int numberResult = Convert.ToInt32(binaryString, 2);
Console.WriteLine(numberResult);  // Output: 19

2.2 Toepassen van bitwise logica in een casus

We passen bitwise logica toe op een praktische casus: printerstatussen beheren

//Een printer met meerdere fouten:
PrinterStatus status = PrinterStatus.Offline | PrinterStatus.PaperJam; // 0001 | 1000 = 1001
 
//Controleer op een fout:
bool isOffline = (status & PrinterStatus.Offline) != 0;
bool hasJam = (status & PrinterStatus.PaperJam) != 0;
 
//Printer is volledig in orde als
bool isOk = status == PrinterStatus.Ok;
 
//Print wat de statussen zijn 
Console.WriteLine(status); // Ouput: Offline, PaperJam 
Console.WriteLine(isOffline); // Ouput: true 
Console.WriteLine(hasJam); // Output: true 
Console.WriteLine(isOk); // Output: false
 
[Flags]
enum PrinterStatus
{
    Ok = 0,
    Offline = 1,        // 0001
    PaperEmpty = 2,     // 0010
    TonerLow = 4,       // 0100
    PaperJam = 8        // 1000
}

Correctieve feedback tijdens de uitvoer

• Vergeet niet haakjes bij AND-checks: (status & PrinterStatus.X) != 0
• Vergeet de [Flags]-attributie niet als je enums combineert voor output of debugging

Tips voor stap 2.2

• Begin met één fout en voeg langzaam meer toe met |
• Gebruik ToString() op een enum met [Flags] om gecombineerde namen te zien
• Test alle mogelijke statussen via een loop

Samenvattend

Bitwise-logica is een techniek waarbij je bewerkingen uitvoert op individuele bits van een getal. Dit maakt het mogelijk om efficiënt meerdere waarheden of statussen te combineren en te controleren binnen één enkel getal. Het wordt veel toegepast in systeemprogrammering, hardware-interactie, en overal waar geheugenbesparing en performance belangrijk zijn.

Tips bitwise logica

• Bitwise werkt op integers, niet op booleans
• Bitwise-logica is krachtig bij statusbeheer en systeemoptimalisatie
• Denk binair: oefen met binaire representaties
• Gebruik [Flags] bij enums in .NET voor duidelijke combinaties

---

Volgende stap: Oefeningen bitwise