诚实的小猴子

PHP位运算使用

发表于

位运算符

如果你正准备看下去，你应该先搞懂各个位运算符的作用。 以下是官网的一个介绍。

例子 名称 结果
$a & $b And（按位与） 将把 $a 和 $b 中都为 1 的位设为 1。
$a | $b Or（按位或） 将把 $a 和 $b 中任何一个为 1 的位设为 1。
$a ^ $b Xor（按位异或） 将把 $a 和 $b 中一个为 1 另一个为 0 的位设为 1。
~ $a Not（按位取反） 将 $a 中为 0 的位设为 1，反之亦然。
$a << $b Shift left（左移） 将 $a 中的位向左移动 $b 次（每一次移动都表示“乘以 2”）。
$a >> $b Shift right（右移） 将 $a 中的位向右移动 $b 次（每一次移动都表示“除以 2”）。

详情请点击【这里】了解。

平常开发需要用位运算吗？

注：以下所有说到第几位都是从0位开始数，所有2进制都是抹去了高位为0的位只保留了用于对比的那几位。

之前我一直以为对我平常开发来说我并不需要用到位运算符，我觉得这东西需要做很复杂的操作才会用到。
但是在我用了很多次json_encode($array, JSON_UNESCAPED_UNICODE | JSON_PRETTY_PRINT)这个函数以后，我开始好奇为什么只用一个参数就可以控制json字符串输出的两个设置，既能格式化输出还能不把内容编码成\uXXXX可以更直观的看到中文是什么内容。

于是我分别打印了JSON_UNESCAPED_UNICODE和JSON_PRETTY_PRINT的值，他们分别是256和128，开始十进制开不出个所以然。于是我对比了他们的二级制值。

常量 二进制数值 10进制数值
JSON_UNESCAPED_UNICODE 0b100000000 256
JSON_PRETTY_PRINT 0b010000000 128
JSON_UNESCAPED_UNICODE | JSON_PRETTY_PRINT 0b110000000 384

可以看到从有往左数256第8位是1，而128第七位是1，通过按位或运算以后7位和8位都成了1。那函数内部就可以只需要判断json_encode的第二个参数的二级制数第8位如果是1就是JSON_UNESCAPED_UNICODE为真，第7位如果是1就是JSON_PRETTY_PRINT为真了。

于是我又回想了还有哪个地方用了位操作符，一下又想起了这个函数error_reporting(E_ALL ^ E_WARNING ^ E_NOTICE)，对比下二进制值。

注意一下 E_ALL 在 5.4.x 版本以后为32767，早期版本为30719。下面的举例假设 PHP >= 5.4.x

常量 二进制数值 10进制数值
E_ALL 0b111111111111111 32767
E_WARNING 0b000000000000010 2
E_NOTICE 0b000000000001000 8
E_ALL ^ E_WARNING ^ E_NOTICE 0b111111111110101 32757

竖着直观的看下，运算以后第1位和第3位变为0了，也就是说E_WARNING、E_NOTICE被排除掉了。

很酷，一定要用！

到此忽然觉得这玩意儿太酷了，试想一下。比方说我现在要实现一个函数来初始化我家里的灯的开关状态。

错误示范

控制灯还不简单嘛，声明一个函数，一个参数控制一个开关。

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<?php
function showLight($masterRoom = 0, $livingRoom = 0, $diningRoom = 0, $secondLie = 0, $kitchen = 0) {
    echo '主卧', "\t";
    echo '客厅', "\t";
    echo '餐厅', "\t";
    echo '次卧', "\t";
    echo '厨房', "\t", PHP_EOL;

    echo $masterRoom, "\t";
    echo $livingRoom, "\t";
    echo $diningRoom, "\t";
    echo $secondLie, "\t";
    echo $kitchen, "\t";
    echo PHP_EOL;
}

//只开主卧灯
showLight(1);
//只开厨房灯
showLight(0, 0, 0, 0, 1);
//开所有灯
showLight(1, 1, 1, 1, 1);

可以看到我当我需要控制厨房灯的时候却要传其它四个参数，太不科学了，要是能要开哪个就传那个参数就好了。
用哪个传那个参数？用数组参数不就行了？

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<?php
function showLight(array $control)
{
    $control = array_merge([
        'masterRoom' => 0,
        'livingRoom' => 0,
        'diningRoom' => 0,
        'secondLie'  => 0,
        'kitchen'    => 0,
    ], $control);

    echo '主卧', "\t";
    echo '客厅', "\t";
    echo '餐厅', "\t";
    echo '次卧', "\t";
    echo '厨房', "\t", PHP_EOL;

    echo $control['masterRoom'], "\t";
    echo $control['livingRoom'], "\t";
    echo $control['diningRoom'], "\t";
    echo $control['secondLie'], "\t";
    echo $control['kitchen'], "\t";
    echo PHP_EOL;
}

//只开主卧和厨房
showLight(['masterRoom' => 1, 'kitchen' => 1]);

嗯，选择开启了。那我要排除厨房呢？
showLight(['masterRoom' => 1, 'kitchen' => 0, 'livingRoom' => 1, 'diningRoom' => 1, 'secondLie => 1])`，又得输入全部参数了。
我现在还只有5盏灯，要是我是要控制一栋楼的所有灯只排除某一盏灯呢？我去……

再来看看用了位操作以后

先声明一个灯光控制的类，用5个位来表示5盏灯的开关为1则表示开灯。

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<?php

class LightControl
{
    const TURN_ON_ALL = 0b11111;
    const KITCHEN     = 0b10000;
    const SECOND_LIE  = 0b01000;
    const DINING_ROOM = 0b00100;
    const LIVING_ROOM = 0b00010;
    const MASTER_ROOM = 0b00001;
    
    private $options;

    public function __construct($options = 0)
    {
        $this->options = $options;
        echo '主卧', "\t";
        echo '客厅', "\t";
        echo '餐厅', "\t";
        echo '次卧', "\t";
        echo '厨房', "\t", PHP_EOL;
    }

    public function getOptions()
    {
        return $this->options;
    }

    public function setOptions($options)
    {
        $this->options = $options;
    }

    public function showOptions()
    {
        echo self::getOption($this->options, self::MASTER_ROOM), "\t";
        echo self::getOption($this->options, self::LIVING_ROOM), "\t";
        echo self::getOption($this->options, self::DINING_ROOM), "\t";
        echo self::getOption($this->options, self::SECOND_LIE), "\t";
        echo self::getOption($this->options, self::KITCHEN);
    }

    //获取指定灯的开关状态
    private static function getOption($options, $option)
    {
        return intval(($options & $option) > 0);
    }
}
//LightControl.php

我们来看看getOption这个方法。因为我们用了五个位来表示每盏灯的开关状态。
可以看到从右边左数0-4位分别是1的是MASTER_ROOM主卧灯、LIVING_ROOM客厅、DINING_ROOM餐厅、SECOND_LIE次卧、KITCHEN厨房。
所以我们只需要一个方法来获取$options指定位上是否为1就可以确定开关的状态了。
因为$option一定只有个位上是1其它的都是0，所以$options和$option按位与以后如果他们的值大于0的话，它们肯定有一个相同的位都为1，也就是$option的那个位上。

举个例子：

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0b11111 $options 5个位上都是1
0b10000 KITCHEN
0b10000 $options & KITCHEN

可以看到0b10000是一定大于0的。

  • 全部关闭
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<?php
$lightControl = new LightControl();
$lightControl->showOptions();

输出结果：

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主卧	客厅	餐厅	次卧	厨房	
0	0	0	0	0

  • 全部打开
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<?php
$lightControl = new LightControl(LightControl::TURN_ON_ALL);
$lightControl->showOptions();

输出结果：

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主卧	客厅	餐厅	次卧	厨房	
1	1	1	1	1
  • 排除厨房
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<?php
$lightControl = new LightControl(LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN);
$lightControl->showOptions();

输出结果：

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2
主卧	客厅	餐厅	次卧	厨房	
1	1	1	1	0

常量 二进制数值
LightControl::TURN_ON_ALL 0b11111
LightControl::KITCHEN 0b10000
LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN 0b01111

LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN的值为0b01111除了第4位（也就是厨房灯）其它都是1，成功排除厨房。

  • 厨房和餐厅
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<?php
$lightControl = new LightControl(LightControl::KITCHEN | LightControl::DINING_ROOM);
$lightControl->showOptions();

输出结果：

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主卧	客厅	餐厅	次卧	厨房	
0	0	1	0	1

常量 二进制数值
LightControl::KITCHEN 0b10000
LightControl::DINING_ROOM 0b00100
LightControl::KITCHEN | LightControl::DINING_ROOM 0b10100

LightControl::KITCHEN | LightControl::DINING_ROOM的值为0b10100，第2、4位（也就是厨房灯、客厅灯）都是1，选择打开了厨房灯、客厅灯。

可以看到用位操作以后可以灵活的控制灯了，如果要开的灯太多可以用排除法，要开的少可以用选择法。

总结

当需要用一个参数来控制众多只有true、false选项的时候可以考虑用到位运算来实现，可以用来简化参数的传递并且更为灵活。