【Golang】ビット演算で特定ビットを反転ではなく 0 にする【ビットの非含意（P ⊅ Q）】

Go 言語（以下 Golang）で、バイトデータの「特定箇所のビット」を確実に 0 にしたい。
0b10000100 → （マスク: 0b100） → 0b10000000
0b10000000 → （マスク: 0b100） → 0b10000000
0b11111111 → （マスク: 0b100） → 0b11111011

つまり、スイッチを下げるがごとく、ビットマスクが 1 なら、どのような状態であっても 0 にしたいのです。

いわゆるひとつの、論理演算における「非含意ひがんい」（P ⊅ Q）をしたいのです（ゆうて、そんな名前が付いてるって知らんかったけど）。

TL; DR _{^{（今北産業）}}

1. やりたいことは以下。
   
2. 具体的には &^ を使う。例えば P&^Q
   • 一見、&^ が非含意演算子に見えますが、P & (^Q) のことです。上記、等価式の P&¬Q は P AND (XOR Q) という意味です
3. ビットマスクが 1 なら、どんな状態でも 0 にする例
   • 0b10000000 & ^0b100 = 0b10000000 （P & ¬Q）
   • 0b10000100 & ^0b100 = 0b10000000 （P & ¬Q）
   • 0b11111111 & ^0b100 = 0b11111011 （P & ¬Q）

TL; DR _{^{（Golang のサンプル・コード）}}

1 を 0 に反転させたいからと、単純にマスクを XOR 演算（^、排他的論理和）して反転させるも、2 回適用すると 1 に戻ってしまいます。

• ビットマスク 0b100 で 2 回 XOR する例
  1. 0b10000000 ^ 0b100 = 0b10000100 （P XOR Q = R）
  2. 0b10000100 ^ 0b100 = 0b10000000 （R XOR Q = P）

... ... まぁ、「反転」なので当然です。一般的には「反転させたい値と同じ長さの逆のマスク」を AND 演算（&）します。

• ビットマスク 0b11111011 で 2 回 AND する例
  1. 0b10000000 & 0b11111011 = 0b10000000 （P AND Q = R）
  2. 0b10000100 & 0b11111011 = 0b10000000 （R AND Q = R）

問題は、ビットマスクを 0b100 の形で指定したいのです。

「それならば、マスクを ^（XOR）してから、& すればいいじゃない」と、A & (^B) と B を反転させてから XOR すればいいだけでした。

そして、処理優先度が ^ の方が & より上（^ > &）なので A&^B（= A & ^B） で落ち着きました。あっちょんぶりけ。

package main

import "fmt"

func Example() {
	const (
		input1 = 0b10000000
		input2 = 0b10001000
		mask   = 0b00001000
	)

	// AND
	fmt.Printf("%08b AND %08b = %08b\n", input1, mask, input1&mask)
	fmt.Printf("%08b AND %08b = %08b\n", input2, mask, input2&mask)

	// XOR
	fmt.Printf("%08b XOR %08b = %08b\n", input1, mask, input1^mask)
	fmt.Printf("%08b XOR %08b = %08b\n", input2, mask, input2^mask)

	// AND XOR
	fmt.Printf("%08b AND XOR %08b = %08b\n", input1, mask, input1&^mask)
	fmt.Printf("%08b AND XOR %08b = %08b\n", input2, mask, input2&^mask)

    // 右から 4 ビット目の動きに注目
    //
	// Output:
	// 10000000 AND 00001000 = 00000000
	// 10001000 AND 00001000 = 00001000
	// 10000000 XOR 00001000 = 10001000
	// 10001000 XOR 00001000 = 10000000
	// 10000000 AND XOR 00001000 = 10000000
	// 10001000 AND XOR 00001000 = 10000000
}

• オンラインで動作をみる @ GoPlayground