Introdução
O Crystal tem operadores bit a bit para manipular Int no nível binário.
Operadores de deslocamento
O Crystal tem operadores de deslocamento para deslocar bits para a esquerda (<<) ou para a direita (>>).
Deslocamento à esquerda (<<)
O operador de deslocamento à esquerda (<<) desloca os bits para a esquerda.
O valor a deslocar é especificado do lado esquerdo e o número de posições a deslocar fica do lado direito.
0b0010 << 1
# => 0b0100
0b0010 << 2
# => 0b1000
Se o número for negativo, o deslocamento será para a direita.
0b0010 << -1
# => 0b0001
Deslocamento à direita (>>)
O operador de deslocamento à direita (>>) desloca os bits para a direita.
Assim como o operador de deslocamento à esquerda, o valor a deslocar é especificado à esquerda e o número de posições a deslocar fica à direita.
0b0100 >> 1
# => 0b0010
0b0100 >> 2
# => 0b0001
E, da mesma forma, o operador deslocará para a esquerda se o número for negativo.
0b0100 >> -1
# => 0b1000
Operadores binários
O Crystal tem 3 operadores binários (&, |, ^) e um operador ~ para realizar operações bit a bit.
AND bit a bit (&)
O operador binário AND (&) realiza um AND bit a bit em dois valores.
Ele compara cada bit do primeiro valor com o bit na mesma posição do segundo valor.
O bit resultante é definido como 1 se ambos os bits forem 1.
Caso contrário, ele é definido como 0.
0b0011 & 0b1010
# => 0b0010
OR bit a bit (|)
O operador binário OR (|) realiza um OR bit a bit em dois valores.
Ele também compara cada bit do primeiro valor com o bit na mesma posição do segundo valor.
Se qualquer um dos bits for 1, o bit resultante é definido como 1.
Caso contrário, ele é definido como 0.
0b0011 | 0b1010
# => 0b1011
XOR bit a bit (^)
O operador binário XOR (^) realiza um XOR bit a bit.
Assim como os operadores AND bit a bit e OR bit a bit, ele compara cada bit do primeiro valor com o bit na mesma posição do segundo valor.
Se apenas um deles for 1, o bit resultante é 1.
Caso contrário, ele é 0.
0b0011 ^ 0b1010
# => 0b1001
NOT bit a bit (~)
Por fim, o operador NOT bit a bit (~) inverte cada um dos bits do valor.
Diferente dos outros operadores binários, este é um operador unário, que opera apenas sobre o valor à direita.
~0b1110_0010
# => 0b0001_1101
Instruções
Seu amigo acabou de lhe enviar uma mensagem com um segredo importante.
Para não facilitar a leitura por outras pessoas, a mensagem foi criptografada usando uma série de manipulações de bits.
Você vai precisar escrever um programa para ajudar a descriptografar a mensagem.
1. Desloque os bits de volta
O primeiro passo para descriptografar a mensagem é desfazer o deslocamento do processo de criptografia, movendo os bits de volta para a esquerda.
O número de posições a deslocar pode variar entre mensagens.
Implemente o método Secrets.shift_back, que recebe um valor e o número de posições a deslocar para a esquerda.
Secrets.shift_back(0b0001, 2)
# => 0b0100
2. Aplique uma máscara de bits
O próximo passo é aplicar uma máscara de bits para extrair o valor de determinados bits.
A máscara é aplicada fazendo um AND bit a bit entre o valor e a máscara.
Implemente o método Secrets.apply_mask, que recebe um valor e aplica uma máscara.
Secrets.apply_mask(0b0110, 0b0101)
# => 0b0100
3. Defina alguns bits
Deslocar bits para a esquerda adicionou alguns novos bits 0.
Alguns desses novos bits precisam ser definidos como 1.
O OR bit a bit é útil para definir certos bits como 1 e preservar os demais.
Implemente o método Secrets.set_bits, que recebe dois valores e realiza um OR bit a bit.
Secrets.set_bits(0b0110, 0b0101)
# => 0b111
4. Reverta o XOR
Parte do processo de criptografia aplica um XOR com um valor combinado.
Para voltar ao valor original, basta fazer XOR novamente entre o valor criptografado e o valor combinado.
No entanto, devido a um mal-entendido, seu amigo inverteu os bits do valor combinado (ou seja, aplicou um NOT bit a bit ao valor combinado) antes de aplicar o XOR.
Implemente o método Secrets.reverse_xor, que recebe os valores criptografado e combinado e calcula o valor original.
Secrets.reverse_xor(0b1100, 0b0101)
# => 0b(0110)
Exercício de aprendizagem
