PHP: Побитовые операторы

Битовые операторы позволяют работать с поразрядным представлением аргументов.

# Каждый шаг означает «умножить на два».
* Каждый шаг означает «поделить на два».

Обновлено: 2022-04-20 15:09:57 Вадим Дворниковавтор материала

Что такое бит?

В PHP битовых операциях бит (двоичный разряд) - это базовая единица информации, хранящаяся в вычислительной системе, которая существует в двух возможных состояниях, представленных как ON или OFF. В компьютерной системе состояние ON рассматривается как состояние 1, а OFF - 0. Эти состояния можно сравнить с двумя состояниями электрического переключателя (ВКЛ и ВЫКЛ) и т.п.

Значения задаются в двоичной системе исчисления. В десятичной системе построение числа основано на 10. Давайте посмотрим, как можно построить десятичное число -

231 = (2 ; 10² ) + (3 ; 10¹) + (1 ; 10⁰)
= 200 + 30 + 1
= 231

Система двоичных чисел следует той же концепции. Единственное отличие состоит в том, что база равна 2, а не 10. Посмотрим, как двоичное число преобразовать в десятичное -

1011010=(1 x 2⁶)+(0 x 2⁵)+(1 x 2⁴)+(1 x 2³)+(0 x 2²)+(1 x 2¹)+(0 x 2⁰)
=(1 x 64) +(0 x 32)+(1 x 16)+(1 x 8)+(0 x 4)+(1 x 2)+(0 x 1)
=64+0+16+8+0+2+0
=90

Таким образом, (1011010)²= (90)¹⁰

Байт

Байт состоит из последовательности битов. Байт состоит из восьми битов. Максимальное значение байта составляет 255. Таким образом устанавливается значение места каждого бита.

Табличное представление байта

Табличное представление байта, демонстрирующее, как максимальное значение байта в битовой операции с числами составляет 255:

Десятичное число 93 может быть представлено в двоичной форме:

Побитовый оператор AND

Пример побитового оператора PHP AND с одним общим битом

<?php  
$x=13;  
$y=22;  
echo $x & $y;  
?>

Результат примера:

4

Пояснение

Опираясь на приведенные выше таблицы битовых операций, можно сказать, что единственный общий бит находится на третьей позиции с установленным значением 4. Таким образом, $x & $y = 4:

В приведенной выше таблице для $x (13) установлено значение на первой, третьей и четвертой позиции. Значения позиции равны 1, 4 и 8. А для $y (22) значение установлено на второй, третьей и пятой позициях с соответствующими значениями: 2, 4 и 16.

Единственный бит, который является общим для $x и $y - это третий. Поэтому возвращается 4.

Рассмотрим другой пример оператора &, в котором больше бит.

Пример побитового оператора PHP AND с двумя общими битами

<?php  
$x=77;  
$y=198;  
echo $x & $y;  
?>

Результат примера PHP битовой операции:

68

Пояснение

В приведенной выше таблице значение установлено для $x (77) на первой, третьей, четвертой и седьмой позиции. Значения позиций равны 1, 4, 8 и 64. Значение для $y (198) установлено на второй, третьей, седьмой и восьмой позициях с соответствующими значениями: 2, 4, 64 и 128.

Из приведенной выше таблицы видно, что общие для $x и $y - это третий и седьмой биты. Таким образом, возвращается 64 + 4 = 68.

Побитовый оператор OR

Пример побитового оператора PHP OR:

<?php  
$x=5;  
$y=11;  
echo $x | $y;  
?>

Результат примера:

15

Пояснение

В приведенной выше таблице битовой операции с числами для $x (5) значение установлено на первой и третьей позициях. Значения позиций соответственно равны 1 и 4. Для $y (11) значения установлены на первой, второй и четвертой позициях с соответствующим значением: 1, 2 и 8.

Для $x и $y общими являются первый, второй, третий или четвертый бит. Возвращаемое значение представляет собой добавление значений позиций битов, то есть: 8 + 4 + 2 + 1 = 15.

Побитовый оператор XOR

Оператор Xor также выполняет побитовое сравнение двух числовых выражений и в результате устанавливает общий бит. Когда одно и только одно выражение является истинным, тогда он возвращает true.

В приведенной ниже таблице показано, как выполняется операция XOR:

В приведенной ниже таблице показано побитовое сравнение оператора XOR:

Пример использования побитового оператора PHP XOR

<?php  
$x=12;  
$y=11;  
echo $x ^ $y;  
?>

Результат примера PHP битовой операции:

7

Пояснение

В приведенной выше таблице для $x (12) установлено значение на третьей и четвертой позиции. Значения позиции равны 4 и 8. А для $y (11) значение задано на первой, второй и четвертой позиции с соответствующими значениями: 1, 2 и 8.

$ x и $ y устанавливают вместе первый, второй, третий или четвертый бит. Но вместе они используют только 4-й бит. Поэтому возвращаемое значение представляет собой добавление места для них. Но не совместно используемый бит: 4 + 2 + 1 = 7.

Побитовый оператор NOT

В приведенной ниже таблице будет показано, как оператор NOT выполняет операции с $x и $y и возвращает true, когда заданный в одном выражении бит не задан в другом выражении.

Пример использования побитового оператора PHP NOT после оператора AND

<?php  
$x=12;  
$y=10;  
echo $x & ~ $y;  
?>

Результат примера:

4

Пояснение

В приведенной выше таблице для $x (12) значение установлено на третьей и четвертой позициях. Значения позиции равны 4 и 8. Для $y (10) значение установлено на второй и четвертой позициях с соответствующими значениями 2 и 8.

Для $x и $y заданы биты на первой, второй, третьей и четвертой позициям, но общий для них только четвертый бит. Возвращаемое значение равно 4, так как это единственное значение, заданное для $x, но не заданное для $y.

Пример использования битовой операции PHP NOT перед оператором AND

<?php  
$x=12;  
$y=10;  
echo ~ $x &  $y;  
?>

Результат примера:

2

Пояснение

В этом случае возвращаемое значение равно 2, потому что бит установлен для $y, но не установлен для $x.

Сдвиг битов

Если a и b - это два числа. Оператор сдвига перемещает бит b на определенное количество позиций. Каждый шаг означает умножение на два (сдвиг влево). Если это сдвиг вправо, тогда каждый шаг означает деление на два.

Пример использования побитового оператора сдвига влево

<?php  
$x=8;  
$y=3;  
echo $x << $y;  
?>

Результат примера битовой операции

64

Пояснение

В приведенном выше примере берется значение $x, которое равно 8, и выполняется операция сдвига влево: 8 умножается на 2 три раза. Таким образом, мы получаем 8 x 2 x 2 x 2 = 64.

Еще один пример использования оператора сдвига влево

<?php  
$x=12;  
$y=4;  
echo  $x << $y;  
?>

Результат примера:

192

Пояснение

В приведенном выше примере берется значение $x, равное 12, и выполняется операция сдвига влево: умножается на 2 четыре раза. Таким образом, мы получаем 12 x 2 x 2 x 2 x 2 = 192.

Пример использования побитового оператора сдвига вправо

<?php  
$x=8;  
$y=3;  
echo $x >> $y;  
?>

Результат примера битовой операции с числами:

1

Пояснение

В приведенном выше примере берется значение $x, которое равно 8, и выполняется операция сдвига вправо: 8 делится на 2 три раза. Таким образом, получаем 8/2 = 4/2 = 2/2 = 1.

Еще один пример использования оператора сдвига вправо

<?php  
$x=96;  
$y=5;  
echo  $x >> $y;  
?>

Результат примера:

3

Пояснение

В приведенном выше примере берется значение $x, равное 96, и выполняется операция сдвига вправо: 96 делится на 2 пять раз. Таким образом, мы получаем 96/2 = 48/2 = 24/2 = 12/2 = 6/2 = 3.

Пример использования оператора сдвиг вправо с превышением значения шага

<?php  
$x=64;  
$y=7;  
echo  $x >> $y;   
?>

Результат примера PHP битовой операции:

0

Пояснение

В приведенном выше примере берется значение $x, равное 64, и выполняется операция сдвига вправо: 64 делится на 2 семь раз. При делении в определенный момент нам нечего делить. Таким образом, результат равен 0.

Вадим Дворниковавтор-переводчик статьи «PHP Bitwise operator»