Aptos Move 性能优化：位运算与移位操作实战

在掌握了 Move 语言的高层逻辑后，一个专业的智能合约开发者还需要深入理解其底层操作，这正是实现极致性能和 Gas 优化的关键所在。位运算（Bitwise）与移位运算（Bitshift）作为程序语言中最接近硬件的指令，能让我们以最高效的方式处理数据。

这篇实战教程将为你揭开位操作的神秘面纱。我们将通过清晰的代码示例和可验证的单元测试，手把手带你学习按位与、或、异或以及左右移位等核心操作。读完本文，你将获得一套强大的底层工具，并理解如何在 Move 中利用它们来编写更紧凑、更高效、更专业的代码。

本文是一篇 Aptos Move 底层操作实战指南，深入讲解位运算（&, |, ^）与移位运算（<<, >>）的原理及应用。你将通过编写和测试代码，掌握这些在性能优化、数据压缩和权限管理中的关键底层技巧。

Aptos Move Bitwise and Bitshift Operations

Bitwise（位运算）：直接对二进制位进行操作，常见运算包括

• 与（&）：两位都为1时结果为1，否则为0。
• 或（|）：两位任一为1时结果为1。
• 异或（^）：两位不同时结果为1。
• 非（~）：单目运算，按位取反。

Bitshift（位移运算）：将二进制位整体左移或右移

• 左移（<<）：低位补0，相当于数值乘以2的n次方（如x << 1即x*2）。
• 右移（>>）：高位补符号位（算术右移）或补0（逻辑右移），相当于除以2的n次方（向下取整）。

关系：位运算逐位处理数据，位移运算则是批量移动位的位置，两者常结合用于底层优化（如权限控制、快速计算）

实操

示例一

module net2dev_addr::Sample7 {
    /*
    BITWISE

    | OR - If either binary value is 1 return 1, else return 0
    & AND - If both binary values are 1 return 1, else return 0
    ^ XOR - If binary values are different return 1, else return 0

    value_a = 7
    value_b = 4

    7 | 4 = 7
    7 & 4 = 4
    7 ^ 4 = 3

    8 4 2 1

    0 1 1 1 = 7
    0 1 0 0 = 4
    0 0 1 1 = 3
    */

    fun bitwise_or(a: u64, b: u64): u64 {
        a | b
    }

    fun bitwise_and(a: u64, b: u64): u64 {
        a & b
    }

    fun bitwise_xor(a: u64, b: u64): u64 {
        a ^ b
    }

    #[test_only]
    use std::debug::print;

    #[test]
    fun test_bitwise_operators() {
        let result = bitwise_or(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 7);

        let result = bitwise_and(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 4);

        let result = bitwise_xor(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 3);
    }
}

这段 Aptos Move 代码定义了一个名为 Sample7 的模块，用于演示基础的位运算 (bitwise operations)。它包含了三个独立的函数，分别用于执行按位或 (|)、按位与 (&) 和按位异或 (^)，每个函数都接收两个 u64 整数作为输入并返回相应的结果。该模块的全部功能由一个名为 test_bitwise_operators 的单元测试进行验证，该测试使用示例值 7 和 4 依次调用了这三个函数，并利用 assert! 语句来确认其计算结果与预期的 7、4 和 3 完全一致。

测试

➜ aptos move test
INCLUDING DEPENDENCY AptosFramework
INCLUDING DEPENDENCY AptosStdlib
INCLUDING DEPENDENCY MoveStdlib
BUILDING my-dapp
Running Move unit tests
[debug] 7
[debug] 4
[debug] 3
[ PASS    ] 0x48daaa7d16f1a59929ece03157b8f3e4625bc0a201988ac6fea9b38f50db5ef3::Sample7::test_bitwise_operators
Test result: OK. Total tests: 1; passed: 1; failed: 0
{
  "Result": "Success"
}

这个测试结果表明，你的 my-dapp 项目已成功通过了其单元测试。在成功编译项目后，测试框架执行了 Sample7 模块中定义的唯一一个测试函数 test_bitwise_operators。日志中的 [debug] 行清晰地打印出了 7、4 和 3 这三个值，它们分别是代码中按位或、按位与和按位异或运算的实际计算结果。紧随其后的 [ PASS ] 状态确认了该测试用例顺利完成，意味着其内部所有的 assert! 断言均已满足。最后，Test result: OK. Total tests: 1; passed: 1; failed: 0 的总结性陈述，为这次测试画上了圆满的句号，证明了你合约中的位运算逻辑完全正确。

示例二

module net2dev_addr::Sample7 {
    /*
    BITWISE

    | OR - If either binary value is 1 return 1, else return 0
    & AND - If both binary values are 1 return 1, else return 0
    ^ XOR - If binary values are different return 1, else return 0

    value_a = 7
    value_b = 4

    7 | 4 = 7
    7 & 4 = 4
    7 ^ 4 = 3

    8 4 2 1

    0 1 1 1 = 7
    0 1 0 0 = 4
    0 0 1 1 = 3
    */

    fun bitwise_or(a: u64, b: u64): u64 {
        a | b
    }

    fun bitwise_and(a: u64, b: u64): u64 {
        a & b
    }

    fun bitwise_xor(a: u64, b: u64): u64 {
        a ^ b
    }

    #[test_only]
    use std::debug::print;

    #[test]
    fun test_bitwise_operators() {
        let result = bitwise_or(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 7);

        let result = bitwise_and(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 4);

        let result = bitwise_xor(7, 4);
        print(&result);
        assert!(result == 3);
    }

    /*
    BITSHIFT

    to the right 7 >> 2 = 7 / 2^2 = 7 / 4 = 1
    to the left 7 << 2 = 7 * 2^2 = 7 * 4 = 28

    8 4 2 1
      1 1 1

    16 8 4 2 1
    1 1 1

    */

    fun bitshift_left(a: u64, times: u8): u64 {
        a << times
    }

    fun bitshift_right(a: u64, times: u8): u64 {
        a >> times
    }

    #[test]
    fun test_bitshift() {
        let result = bitshift_left(7, 2);
        print(&result);
        assert!(result == 28);

        let result = bitshift_right(7, 2);
        print(&result);
        assert!(result == 1);
    }
}

这段 Aptos Move 代码定义了一个 Sample7 模块，用于演示两种基本的底层位操作类别：按位运算 (bitwise) 和 移位运算 (bitshift)。模块的第一部分提供了按位或 (|)、按位与 (&) 和按位异或 (^) 的函数。新增的第二部分则引入了左移 (<<)（效果相当于乘以2的幂）和右移 (>>)（效果相当于整除2的幂）的函数。所有这五种操作的正确性，都由两个独立的单元测试进行了充分验证，确保了按位和移位功能均能返回预期的结果。

测试

➜ aptos move test
INCLUDING DEPENDENCY AptosFramework
INCLUDING DEPENDENCY AptosStdlib
INCLUDING DEPENDENCY MoveStdlib
BUILDING my-dapp
Running Move unit tests
[debug] 28
[debug] 1
[ PASS    ] 0x48daaa7d16f1a59929ece03157b8f3e4625bc0a201988ac6fea9b38f50db5ef3::Sample7::test_bitshift
[debug] 7
[debug] 4
[debug] 3
[ PASS    ] 0x48daaa7d16f1a59929ece03157b8f3e4625bc0a201988ac6fea9b38f50db5ef3::Sample7::test_bitwise_operators
Test result: OK. Total tests: 2; passed: 2; failed: 0
{
  "Result": "Success"
}

这个测试结果表明，你的 my-dapp 项目已成功通过其全部单元测试。在成功编译项目后，测试框架执行了 Sample7 模块中的 test_bitshift 和 test_bitwise_operators 两个测试函数。日志中的 [debug] 行显示了代码的实际计算结果——28和1是移位运算的结果，7、4和3是按位运算的结果。每一条 [ PASS ] 记录都确认了这些计算结果与你 assert! 断言中的预期值完全相符。最后的摘要 Test result: OK. Total tests: 2; passed: 2; failed: 0 提供了明确的结论：所有测试均已通过，证明了你合约中的位操作逻辑是正确无误的。

总结

恭喜你！通过本篇实操，你已经掌握了 Aptos Move 中最基础也是最强大的底层操作——位运算与移位运算。我们不仅理解了它们的工作原理，还通过单元测试严格验证了每一行代码的正确性。

这些看似“硬核”的技巧，并非只是学术概念，它们在专业的智能合约开发中扮演着至关重要的角色：使用位运算来紧凑地管理复杂的状态和权限，利用移位运算来实现高效的乘除法……这些都是高级开发者优化 Gas、提升性能的必备技能。

现在，你已经将这些强大的工具收入囊中，为编写更专业、更高效的 Move 合约打下了坚实的基础。

参考

• https://dorahacks.io/hackathon/aptos-ctrlmove-hackathon/detail
• https://aptos.dev/
• https://learn.aptoslabs.com/en
• https://github.com/aptos-labs/create-aptos-dapp/
• https://github.com/aptos-labs/move-by-examples
• https://aptoslabs.notion.site/Welcome-to-Aptos-Build-MCP-23b8b846eb728009ad99e8106f35700b