Побитовые операторы

Побитовые операторы вычисляют и управляют конкретными битами внутри целого числа.

**Побитовые операторы**
Пример	Название	Результат
`$a & $b`	И	Биты, которые установлены и в переменной `$a`, и в переменной `$b`.
`$a \| $b`	Или	Будут заданы биты, которые установлены или в переменной `$a`, или в переменной `$b`.
`$a ^ $b`	Исключающее или	Будут заданы биты, которые установлены либо только в переменной `$a`, либо только в переменной `$b`, но не в обоих одновременно.
`~ $a`	Отрицание	Будут заданы биты, которые не установлены в переменной `$a`, и наоборот.
`$a << $b`	Сдвиг влево	Все биты переменной `$a` сдвигаются влево на количествво позиций, указанных в переменной `$b` (каждая позиция предполагает «умножение на 2»)
`$a >> $b`	Сдвиг вправо	Все биты переменной `$a` сдвигаются вправо на количество позиций, указанных в переменной `$b` (каждая позиция предполагает «деление на 2»)

Побитовый сдвиг в PHP — это арифметическая операция. Биты, сдвинутые за границы числа, отбрасываются. Сдвиг влево дополняет число нулями справа, при этом сдвигая знаковый бит числа влево, что означает что знак операнда не сохраняется. Сдвиг вправо сохраняет копию сдвинутого знакового бита слева, что означает что знак операнда сохраняется.

Приоритет операторов изменяют скобками. Например, выражение $a & $b == true сначала проверяет на равенство, а потом выполняет побитовое «И»; тогда как выражение ($a & $b) == true сначала выполняет побитовое «И», а потом выполняет проверку на равенство.

Если оба операнда для операторов &, | и ^ строки, то операция будет проведена с кодами ASCII всех символов строки и в результате вернёт строку. Во всех остальных случаях, оба операнда будут преобразованы к целому и результатом будет целое число.

Если операнд для оператора ~ строка, то операция будет проведена с кодами ASCII всех символов строки и в результате вернёт строку, иначе как операнд, так и результат, будут считаться целыми.

И операнды, и результат выполнения операторов << и >> рассматриваются как целые числа.

     В PHP ini-настройка error_reporting использует побитовые значения,
     показывая, как практически снимать значения битов.
     Чтобы показать все ошибки, кроме замечаний,
     инструкции в файле php.ini говорят, что нужно указать:
     E_ALL & ~E_NOTICE

     Начинаем со значения E_ALL:
     00000000000000000111011111111111
     Затем берём значение E_NOTICE...
     00000000000000000000000000001000
     ... и инвертируем его оператором ~:
     11111111111111111111111111110111
     Наконец, указываем побитовое И (&), чтобы установить только те биты,
     которые установлены в единицу в обоих значениях:
     00000000000000000111011111110111

     Другой способ достичь этого  — использовать ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR, ^),
     чтобы получить только те биты, которые установлены в единицу
     либо только в одном, либо только в другом значении:
     E_ALL ^ E_NOTICE

     Через настройку опции error_reporting можно также показать,
     как устанавливать биты. Показать только ошибки и обрабатываемые ошибки можно
     так:
     E_ERROR | E_RECOVERABLE_ERROR

     Здесь процесс сочетает E_ERROR
     00000000000000000000000000000001
     и
     00000000000000000001000000000000
     через оператор ИЛИ (|),
     чтобы получить биты, установленные хотя бы в одном операнде:
     00000000000000000001000000000001

Пример #1 Побитовыми операции И, ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (AND, OR и XOR) над целыми числами

<?php

/*
 * Не обращайте внимания на верхний раздел кода,
 * это просто форматирование для более ясного вывода.
 */
$format = '(%1$2d = %1$04b) = (%2$2d = %2$04b)'
        . ' %3$s (%4$2d = %4$04b)' . "\n";

echo <<<EOH
 ----------  ----------- -- ----------
 результат   значение    оп тест
 ----------  ----------- -- ----------
EOH;


/*
 * Вот сами примеры.
 */

$values = array(0, 1, 2, 4, 8);
$test = 1 + 4;

echo "\n Побитовое И (AND) \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value & $test;
    printf($format, $result, $value, '&', $test);
}

echo "\n Побитовое (включающее) ИЛИ (OR) \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value | $test;
    printf($format, $result, $value, '|', $test);
}

echo "\n Побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR) \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value ^ $test;
    printf($format, $result, $value, '^', $test);
}

Результат выполнения приведённого примера:

 ---------     ---------  -- ---------
 result         value     op test
 ---------     ---------  -- ---------
 Побитовое И
( 0 = 0000) = ( 0 = 0000) & ( 5 = 0101)
( 1 = 0001) = ( 1 = 0001) & ( 5 = 0101)
( 0 = 0000) = ( 2 = 0010) & ( 5 = 0101)
( 4 = 0100) = ( 4 = 0100) & ( 5 = 0101)
( 0 = 0000) = ( 8 = 1000) & ( 5 = 0101)

 Побитовое ИЛИ
( 5 = 0101) = ( 0 = 0000) | ( 5 = 0101)
( 5 = 0101) = ( 1 = 0001) | ( 5 = 0101)
( 7 = 0111) = ( 2 = 0010) | ( 5 = 0101)
( 5 = 0101) = ( 4 = 0100) | ( 5 = 0101)
(13 = 1101) = ( 8 = 1000) | ( 5 = 0101)

 Побитовое исключающее ИЛИ (XOR)
( 5 = 0101) = ( 0 = 0000) ^ ( 5 = 0101)
( 4 = 0100) = ( 1 = 0001) ^ ( 5 = 0101)
( 7 = 0111) = ( 2 = 0010) ^ ( 5 = 0101)
( 1 = 0001) = ( 4 = 0100) ^ ( 5 = 0101)
(13 = 1101) = ( 8 = 1000) ^ ( 5 = 0101)

Пример #2 Побитовая операция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR) над строками

<?php

echo 12 ^ 9; // Выводит '5'

echo "12" ^ "9"; // Выводит символ Backspace (ascii 8)
                 // ('1' (ascii 49)) ^ ('9' (ascii 57)) = #8

echo "hallo" ^ "hello"; // Выводит ascii-значения #0 #4 #0 #0 #0
                        // 'a' ^ 'e' = #4

echo 2 ^ "3"; // Выводит 1
              // 2 ^ ((int)"3") == 1

echo "2" ^ 3; // Выводит 1
              // ((int)"2") ^ 3 == 1

Пример #3 Сдвиг битов в целых числах

<?php

/*
 * Несколько примеров.
 */

echo "\n--- СДВИГ ВПРАВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---\n";

$val = 4;
$places = 1;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'слева была вставлена копия знакового бита');

$val = 4;
$places = 2;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places);

$val = 4;
$places = 3;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'биты были выдвинуты за правый край');

$val = 4;
$places = 4;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше 0');

echo "\n--- СДВИГ ВПРАВО НАД ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ ЧИСЛАМИ ---\n";

$val = -4;
$places = 1;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'слева была вставлена копия знакового бита');

$val = -4;
$places = 2;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'биты были выдвинуты за правый край');

$val = -4;
$places = 3;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше -1');

echo "\n--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---\n";

$val = 4;
$places = 1;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'правый край был дополнен нулями');

$val = 4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 4;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places);

$val = 4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 3;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'знаковые биты были выдвинуты');

$val = 4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 2;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'биты были выдвинуты за левый край');

echo "\n--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ ЧИСЛАМИ ---\n";

$val = -4;
$places = 1;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'правый край был дополнен нулями');

$val = -4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 3;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places);

$val = -4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 2;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'биты были выдвинуты за левый край, включая знаковый бит');

/*
 * Не обращайте внимания на этот нижний раздел кода,
 * это просто форматирование для более ясного вывода.
 */

function p($res, $val, $op, $places, $note = '') {
    $format = '%0' . (PHP_INT_SIZE * 8) . "b\n";

    printf("Выражение: %d = %d %s %d\n", $res, $val, $op, $places);

    echo " Десятичный вид:\n";
    printf(" val=%d\n", $val);
    printf(" res=%d\n", $res);

    echo " Двоичный вид:\n";
    printf(' val=' . $format, $val);
    printf(' res=' . $format, $res);

    if ($note) {
        echo " ЗАМЕЧАНИЕ: $note\n";
    }

    echo "\n";
}
?>

Результат выполнения приведённого примера на 32-битных машинах:


--- СДВИГ ВПРАВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---
Выражение: 2 = 4 >> 1
 Десятичный вид:
  val=4
  res=2
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000010
 ЗАМЕЧАНИЕ: слева была вставлена копия знакового бита

Выражение: 1 = 4 >> 2
 Десятичный вид:
  val=4
  res=1
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000001

Выражение: 0 = 4 >> 3
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за правый край

Выражение: 0 = 4 >> 4
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше 0

--- СДВИГ ВПРАВО НА ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЫХ ЧИСЛАХ ---
Выражение: -2 = -4 >> 1
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-2
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111110
 ЗАМЕЧАНИЕ: слева была вставлена копия знакового бита

Выражение: -1 = -4 >> 2
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-1
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111111
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за правый край

Выражение: -1 = -4 >> 3
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-1
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111111
 ЗАМЕЧАНИЕ: то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше -1

--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---
Выражение: 8 = 4 << 1
 Десятичный вид:
  val=4
  res=8
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000001000
 ЗАМЕЧАНИЕ: правый край был дополнен нулями

Выражение: 1073741824 = 4 << 28
 Десятичный вид:
  val=4
  res=1073741824
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=01000000000000000000000000000000

Выражение: -2147483648 = 4 << 29
 Десятичный вид:
  val=4
  res=-2147483648
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=10000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: знаковые биты были выдвинуты

Выражение: 0 = 4 << 30
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за левый край

--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ ЧИСЛАМИ ---
Выражение: -8 = -4 << 1
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-8
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111000
 ЗАМЕЧАНИЕ: правый край был дополнен нулями

Выражение: -2147483648 = -4 << 29
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-2147483648
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=10000000000000000000000000000000

Выражение: 0 = -4 << 30
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=11111111111111111111111111111100
  res=00000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за левый край, включая знаковый бит

Результат выполнения приведённого примера на 64-битных машинах:


--- СДВИГ ВПРАВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---
Выражение: 2 = 4 >> 1
 Десятичный вид:
  val=4
  res=2
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010
 ЗАМЕЧАНИЕ: слева была вставлена копия знакового бита

Выражение: 1 = 4 >> 2
 Десятичный вид:
  val=4
  res=1
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

Выражение: 0 = 4 >> 3
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за правый край

Выражение: 0 = 4 >> 4
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше 0

--- СДВИГ ВПРАВО НАД ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ ЧИСЛАМИ ---
Выражение: -2 = -4 >> 1
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-2
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110
 ЗАМЕЧАНИЕ: слева была вставлена копия знакового бита

Выражение: -1 = -4 >> 2
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-1
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за правый край

Выражение: -1 = -4 >> 3
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-1
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
 ЗАМЕЧАНИЕ: то же, что и выше; нельзя сдвинуть дальше -1

--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ (НАТУРАЛЬНЫМИ) ЧИСЛАМИ ---
Выражение: 8 = 4 << 1
 Десятичный вид:
  val=4
  res=8
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001000
 ЗАМЕЧАНИЕ: правый край был дополнен нулями

Выражение: 4611686018427387904 = 4 << 60
 Десятичный вид:
  val=4
  res=4611686018427387904
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Выражение: -9223372036854775808 = 4 << 61
 Десятичный вид:
  val=4
  res=-9223372036854775808
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: знаковые биты были выдвинуты

Выражение: 0 = 4 << 62
 Десятичный вид:
  val=4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за левый край

--- СДВИГ ВЛЕВО НАД ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛЫМИ ЧИСЛАМИ ---
Выражение: -8 = -4 << 1
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-8
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111000
 ЗАМЕЧАНИЕ: правый край был дополнен нулями

Выражение: -9223372036854775808 = -4 << 61
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=-9223372036854775808
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Выражение: 0 = -4 << 62
 Десятичный вид:
  val=-4
  res=0
 Двоичный вид:
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 ЗАМЕЧАНИЕ: биты были выдвинуты за левый край, включая знаковый бит

Внимание

Для побитовых операций над числами, большими чем значение константы PHP_INT_MAX, вызывают функции модуля gmp.

Побитовые операторы

Смотрите также