位运算的秒用

位运算符想必大家都听说过,那如何正确使用位运算呢？

今天，让我们来解决这样一个问题，用一个参数传递一组配置？

这并非是一个难题，学习过最基本的编程知识，我相信你会用n种方法来解决这个问题。

你可能的做法

配置项枚举类

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/// <summary>
/// 配置项枚举
/// </summary>
enum Config
{
    Item1,
    Item2,
    Item3
}
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/// <summary>
/// 显示配置信息
/// </summary>
/// <param name="configs"></param>
static void ShowConfigInfo(Config[] configs)
{
    foreach (var item in configs)
    {
        System.Console.WriteLine(item);
    }
}

上面的做法可能是大多数人的做法，通过传递一组数据，进行数据配置的传递。

使用位运算的做法

首先我们需要修改枚举类以适应我们的位运算。

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enum Config
{
    Item1 = 1 << 0, //1 
    Item2 = 1 << 1, //2
    Item3 = 1 << 2 //4
}

修改showConfigInfo方法如下：

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static void ShowConfigInfo (Config configs)
{
    if ((configs & Config.Item1) > 0)
    {
        System.Console.WriteLine ("configs 包含 {0}", Config.Item1);
    }
    if ((configs & Config.Item2) > 0)
    {
        System.Console.WriteLine ("configs 包含 {0}", Config.Item2);
    }
    if ((configs & Config.Item3) > 0)
    {
        System.Console.WriteLine ("configs 包含 {0}", Config.Item3);
    }
}

调用时，只需要使用|运算符即可传递一组配置

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ShowConfigInfo (Config.Item1 | Config.Item3);

如上输入时输出：
configs 包含 Item1 configs 包含 Item3

分析

首先我们先来看一下二进制码

十进制 二进制
1 001
2 010
3 011
4 100

观察上表我们可以发现，2的次方代表的数字，在二进制中总是只有一个1。
然后我们再来看一下上面用到的几个位运算。

按位或运算|

|运算表示将两个操作数的二进制码进行按位或运算，一真则真。
例如：

  • 我们计算1|2就是计算001|010，结果为：011 也就是十进制3。
  • 计算 2|3 就是计算 010|011，结果为：011 也是 3。
  • 计算 2|4 就是计算 010|100，结果为：110 十进制为 6

通过上面你应该可以发现，当我们将2个2的次方数进行|运算，其实就是将2者特有的标志位1 整合到一起。这是2的次方数所特有的，使用这一特性我们就可以使用二进制位来存储配置。

按位或运算&

& 运算表示将两个操作符的二进制进行按位与运算，同真才为真，一假则假
例如：

  • 我们计算 1&2 就是计算001&010，结果为： 000 也就是 0
  • 计算 2&3 就是计算010&011,结果为： 010 也就是 2
  • 计算 2&4 就是计算010&100，结果为：000 也就是 0

我们发现，当我们将2个2的次方数进行&运算，其实就是将2者所特有的标志位1 全部置为0
使用这一特性我们就可以判断数据中是否存在某一指定位为1。

使用|组合数据&解析数据

通过|我们可以将指定位置1
通过&我们可以判断是否包含指定位1

其他的位操作

除了|和&还有其他位操作，比如用于加密的异或^,用于补码的~，用于移位的<< 和 >>等。
使用这些位操作还能实现其他非常有趣的功能。本文重点介绍|和&，其他位运算不做详细说明。

总结

使用|和&能够很好的按位存储和解析数据，运算效率高，能避免重复配置项，非常巧妙也十分有用！