PHP 位運算使用

luokuncool發表於2019-01-12
PHP

位運算子

如果你正準備看下去，你應該先搞懂各個位運算子的作用。 以下是官網的一個介紹。

例子 名稱 結果
$a & $b And（按位與） 將把 $a 和 $b 中都為 1 的位設為 1。
$a | $b Or（按位或） 將把 $a 和 $b 中任何一個為 1 的位設為 1。
$a ^ $b Xor（按位異或） 將把 $a 和 $b 中一個為 1 另一個為 0 的位設為 1。
~ $a Not（按位取反） 將 $a 中為 0 的位設為 1，反之亦然。
$a << $b Shift left（左移） 將 $a 中的位向左移動 $b 次（每一次移動都表示“乘以 2”）。
$a >> $b Shift right（右移） 將 $a 中的位向右移動 $b 次（每一次移動都表示“除以 2”）。

詳情請點選【這裡】瞭解。

平常開發需要用位運算嗎？

注：以下所有說到第幾位都是從0位開始數，所有2進位制都是抹去了高位為0的位只保留了用於對比的那幾位。

之前我一直以為對我平常開發來說我並不需要用到位運算子，我覺得這東西需要做很複雜的操作才會用到。
但是在我用了很多次json_encode($array, JSON_UNESCAPED_UNICODE | JSON_PRETTY_PRINT)這個函式以後，我開始好奇為什麼只用一個引數就可以控制json字串輸出的兩個設定，既能格式化輸出還能不把內容編碼成\uXXXX可以更直觀的看到中文是什麼內容。

於是我分別列印了JSON_UNESCAPED_UNICODE和JSON_PRETTY_PRINT的值，他們分別是256和128，開始十進位制開不出個所以然。於是我對比了他們的二級制值。

常量 二進位制數值 10進位制數值
JSON_UNESCAPED_UNICODE 0b100000000 256
JSON_PRETTY_PRINT 0b010000000 128
JSON_UNESCAPED_UNICODE | JSON_PRETTY_PRINT 0b110000000 384

可以看到從有往左數256第8位是1，而128第七位是1，通過按位或運算以後7位和8位都成了1。那函式內部就可以只需要判斷json_encode的第二個引數的二級制數第8位如果是1就是JSON_UNESCAPED_UNICODE為真，第7位如果是1就是JSON_PRETTY_PRINT為真了。

於是我又回想了還有哪個地方用了位操作符，一下又想起了這個函式error_reporting(E_ALL ^ E_WARNING ^ E_NOTICE)，對比下二進位制值。

注意一下 E_ALL 在 5.4.x 版本以後為32767，早期版本為30719。下面的舉例假設 PHP >= 5.4.x

常量 二進位制數值 10進位制數值
E_ALL 0b111111111111111 32767
E_WARNING 0b000000000000010 2
E_NOTICE 0b000000000001000 8
E_ALL ^ E_WARNING ^ E_NOTICE 0b111111111110101 32757

豎著直觀的看下，運算以後第1位和第3位變為0了，也就是說E_WARNING、E_NOTICE被排除掉了。

很酷，一定要用！

到此忽然覺得這玩意兒太酷了，試想一下。比方說我現在要實現一個函式來初始化我家裡的燈的開關狀態。

錯誤示範

控制燈還不簡單嘛，宣告一個函式，一個引數控制一個開關。

<?php
function showLight($masterRoom = 0, $livingRoom = 0, $diningRoom = 0, $secondLie = 0, $kitchen = 0) {
    echo '主臥', "\t";
    echo '客廳', "\t";
    echo '餐廳', "\t";
    echo '次臥', "\t";
    echo '廚房', "\t", PHP_EOL;

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

//只開主臥燈
showLight(1);
//只開廚房燈
showLight(0, 0, 0, 0, 1);
//開所有燈
showLight(1, 1, 1, 1, 1);

可以看到我當我需要控制廚房燈的時候卻要傳其它四個引數，太不科學了，要是能要開哪個就傳那個引數就好了。
用哪個傳那個引數？用陣列引數不就行了？

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

    echo '主臥', "\t";
    echo '客廳', "\t";
    echo '餐廳', "\t";
    echo '次臥', "\t";
    echo '廚房', "\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;
}

//只開主臥和廚房
showLight(['masterRoom' => 1, 'kitchen' => 1]);

嗯，選擇開啟了。那我要排除廚房呢？
showLight(['masterRoom' => 1, 'kitchen' => 0, 'livingRoom' => 1, 'diningRoom' => 1, 'secondLie => 1])`，又得輸入全部引數了。
我現在還只有5盞燈，要是我是要控制一棟樓的所有燈只排除某一盞燈呢？我去......

再來看看用了位操作以後

先宣告一個燈光控制的類，用5個位來表示5盞燈的開關為1則表示開燈。

<?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 '主臥', "\t";
        echo '客廳', "\t";
        echo '餐廳', "\t";
        echo '次臥', "\t";
        echo '廚房', "\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);
    }

    //獲取指定燈的開關狀態
    private static function getOption($options, $option)
    {
        return intval(($options & $option) > 0);
    }
}
//LightControl.php

我們來看看getOption這個方法。因為我們用了五個位來表示每盞燈的開關狀態。
可以看到從右邊左數0-4位分別是1的是MASTER_ROOM主臥燈、LIVING_ROOM客廳、DINING_ROOM餐廳、SECOND_LIE次臥、KITCHEN廚房。
所以我們只需要一個方法來獲取$options指定位上是否為1就可以確定開關的狀態了。
因為$option一定只有個位上是1其它的都是0，所以$options和$option按位與以後如果他們的值大於0的話，它們肯定有一個相同的位都為1，也就是$option的那個位上。

舉個例子：

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

可以看到0b10000是一定大於0的。

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

輸出結果：

主臥  客廳  餐廳  次臥  廚房  
0   0   0   0   0
  • 全部開啟
<?php
$lightControl = new LightControl(LightControl::TURN_ON_ALL);
$lightControl->showOptions();

輸出結果：

主臥  客廳  餐廳  次臥  廚房  
1   1   1   1   1
  • 排除廚房
<?php
$lightControl = new LightControl(LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN);
$lightControl->showOptions();

輸出結果：

主臥  客廳  餐廳  次臥  廚房  
1   1   1   1   0
常量 二進位制數值
LightControl::TURN_ON_ALL 0b11111
LightControl::KITCHEN 0b10000
LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN 0b01111

LightControl::TURN_ON_ALL ^ LightControl::KITCHEN的值為0b01111除了第4位（也就是廚房燈）其它都是1，成功排除廚房。

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

輸出結果：

主臥  客廳  餐廳  次臥  廚房  
0   0   1   0   1
常量 二進位制數值
LightControl::KITCHEN 0b10000
LightControl::DINING_ROOM 0b00100
LightControl::KITCHEN | LightControl::DINING_ROOM 0b10100

LightControl::KITCHEN | LightControl::DINING_ROOM的值為0b10100，第2、4位（也就是廚房燈、客廳燈）都是1，選擇開啟了廚房燈、客廳燈。

可以看到用位操作以後可以靈活的控制燈了，如果要開的燈太多可以用排除法，要開的少可以用選擇法。

總結

當需要用一個引數來控制眾多隻有true、false選項的時候可以考慮用到位運算來實現，可以用來簡化引數的傳遞並且更為靈活。

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