Introduzione
Crystal ha operatori bitwise per manipolare Int a livello binario.
Operatori di shift
Crystal ha operatori di shift per spostare i bit verso sinistra (<<) o verso destra (>>).
Shift a sinistra (<<)
L'operatore di shift a sinistra (<<) sposta i bit verso sinistra.
Il valore da spostare è specificato a sinistra e il numero di posizioni di cui spostarlo è a destra.
0b0010 << 1
# => 0b0100
0b0010 << 2
# => 0b1000
Se il numero è negativo, lo spostamento avverrà invece verso destra.
0b0010 << -1
# => 0b0001
Shift a destra (>>)
L'operatore di shift a destra (>>) sposta i bit verso destra.
Come per l'operatore di shift a sinistra, il valore da spostare è specificato a sinistra e il numero di posizioni di cui spostarlo è a destra.
0b0100 >> 1
# => 0b0010
0b0100 >> 2
# => 0b0001
Ed analogamente, l'operatore sposterà verso sinistra se il numero è negativo.
0b0100 >> -1
# => 0b1000
Operatori binari
Crystal ha 3 operatori binari (&, |, ^) ed un operatore ~ per eseguire operazioni bitwise.
AND bitwise (&)
L'operatore binario AND (&) esegue un AND bitwise su due valori.
Confronta ogni bit del primo valore con il bit nella stessa posizione del secondo valore.
Il bit risultante è impostato a 1 se entrambi i bit sono 1.
Altrimenti, è impostato a 0.
0b0011 & 0b1010
# => 0b0010
OR bitwise (|)
L'operatore binario OR (|) esegue un OR bitwise su due valori.
Anche in questo caso, confronta ogni bit del primo valore con il bit nella stessa posizione del secondo valore.
Se almeno uno dei due bit è 1, il bit risultante è impostato a 1.
Altrimenti, è impostato a 0.
0b0011 | 0b1010
# => 0b1011
XOR bitwise (^)
L'operatore binario XOR (^) esegue un XOR bitwise.
Come gli operatori AND e OR bitwise, confronta ogni bit del primo valore con il bit nella stessa posizione del secondo valore.
Se solo uno dei due è 1, il bit risultante è 1.
Altrimenti, è 0.
0b0011 ^ 0b1010
# => 0b1001
NOT bitwise (~)
Infine, l'operatore NOT bitwise (~) inverte ciascun bit del valore.
A differenza degli altri operatori binari, questo è un operatore unario, che opera solo sul valore a destra.
~0b1110_0010
# => 0b0001_1101
Istruzioni
Il tuo amico ti ha appena inviato un messaggio con un importante segreto.
Non volendo renderlo facile da leggere agli altri, il messaggio è stato cifrato usando una serie di manipolazioni a livello di bit.
Dovrai scrivere un programma che ti aiuti a decifrare il messaggio.
1. Sposta i bit indietro
Il primo passo per decifrare il messaggio è annullare lo scorrimento fatto durante la cifratura, spostando i bit di nuovo verso sinistra.
Il numero di posizioni di cui spostarli può variare da un messaggio all'altro.
Implementa il metodo Secrets.shift_back, che prende un valore e il numero di posizioni di cui spostarlo verso sinistra.
Secrets.shift_back(0b0001, 2)
# => 0b0100
2. Applica una maschera di bit
Il passo successivo è applicare una maschera di bit per estrarre il valore di alcuni bit.
La maschera si applica eseguendo un AND bit a bit tra il valore e la maschera.
Implementa il metodo Secrets.apply_mask, che prende un valore e gli applica una maschera.
Secrets.apply_mask(0b0110, 0b0101)
# => 0b0100
3. Imposta alcuni bit
Lo scorrimento dei bit verso sinistra ha aggiunto dei nuovi bit a 0.
Alcuni di questi nuovi bit devono essere impostati a 1.
L'OR bit a bit è utile per impostare alcuni bit a 1 preservando tutti gli altri.
Implementa il metodo Secrets.set_bits, che prende due valori ed esegue un OR bit a bit.
Secrets.set_bits(0b0110, 0b0101)
# => 0b111
4. Inverti lo XOR
Una parte del processo di cifratura applica uno XOR con un valore concordato.
Per risalire al valore originale, basta applicare di nuovo lo XOR tra il valore cifrato e il valore concordato.
Tuttavia, per un malinteso, il tuo amico ha invertito i bit del valore concordato (cioè ha applicato un NOT bit a bit al valore concordato) prima di applicare lo XOR.
Implementa il metodo Secrets.reverse_xor, che prende il valore cifrato e il valore concordato e calcola il valore originale.
Secrets.reverse_xor(0b1100, 0b0101)
# => 0b(0110)
Esercizio di apprendimento
