如何在 Go 中对字节数组进行左移一位操作

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如何在 Go 中对字节数组进行左移一位操作

本文介绍如何在 go 语言中实现字节数组(`[]byte`)整体左移 1 位的位运算逻辑,确保跨字节进位正确,适用于密码学、协议解析等底层数据处理场景。

在单个字节上执行左移(整体左移 1 位时,关键在于处理“进位传播”:前一个字节的最高位(bit 7)需作为下一个字节的最低位(bit 0)的输入。例如,数组 [0xD3, 0x4A](二进制 11010011 01001010)左移 1 位后应变为 10100110 10010100 —— 即首字节 0xD3 的最高位 1 “溢出”至次字节 0x4A 的最低位,原次字节左移后最低位被该进位覆盖。

以下是高效、无副作用的标准实现:

func shiftBytesLeft(a []byte) []byte {     if len(a) == 0 {         return a     }     dst := make([]byte, len(a))     n := len(a)     // 处理前 n-1 个字节:左移本字节,并从下一个字节借最高位(>>7)     for i := 0; i < n-1; i++ {         dst[i] = a[i]<<1 | (a[i+1] >> 7)     }     // 最后一个字节仅左移,无后续字节提供进位     dst[n-1] = a[n-1] << 1     return dst }

工作原理说明:

  • a[i]
  • a[i+1] >> 7:提取下一个字节的最高位(即 0x80 >> 7 == 1),结果为 0 或 1;
  • | 操作将其置入当前字节的最低位(LSB),完成进位合并;
  • 边界安全:空切片直接返回;单字节数组仅执行

? 使用示例:

func main() {     data := []byte{0xD3, 0x4A} // 11010011 01001010     shifted := shiftBytesLeft(data)     fmt.Printf("original: %08b %08bn", data[0], data[1]) // 11010011 01001010     fmt.Printf("shifted : %08b %08bn", shifted[0], shifted[1]) // 10100110 10010100 }

⚠️ 注意事项:

  • 此函数执行逻辑左移(非循环移位),最末字节的最高位会被丢弃,首位无回绕;
  • 若需循环左移(即末字节最高位补到首字节最低位),需额外提取 a[0]>>7 并写入 dst[n-1] |= (a[0] >> 7);
  • 原地修改?该实现返回新切片,避免意外共享底层数组;如需就地操作,可传入 dst 参数并校验长度;
  • 性能友好:单次遍历、无分支预测失败、纯位运算,适合高频调用场景。

掌握该模式后,可轻松扩展为右移、多比特移位或自定义进位规则(如用于 CRC 或 DES 子密钥生成),是 go 底层数据处理的实用基石。

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