JS位运算符

时间:2022-06-18 我是leon 人气:0

概览

本文详细剖析JavaScript的位运算符，其涉及的计算机原理和操作效果。

然后从实战的角度出发，罗列相关的应用场景。

位操作符概览

运算符	描述	示例
按位与(AND)	两个操作数对应的比特位都是1时，结果才为1，否则为0	`1011 & 0111 = 0011`
按位或(OR)	两个操作数对应的比特位至少有一个1时，结果为1，否则为0	`1011 \| 0111 = 1111`
按位异或(XOR)	两个操作数对应的比特位有且只有一个1时，结果为1，否则为0	`1011 ^ 0111 = 1100`
按位非(NOT)	逐个反转操作数的比特位，即0变成1，1变成0	`～1011 = 0100`
左移	通过从右推入零向左位移，并使最左边的位脱落。	`1011 << 1 = 10110`
有符号右移	通过从左推入最左位的拷贝来向右位移，并使最右边的位脱落。	`01011 >> 1 = 00101`
无符号右移	通过从左推入零来向右位移，并使最右边的位脱落。	`01011 >>> 1 = 00101`

位操作支持多少位？

js只支持32位二进制数的位操作，也即能处理的最大十进制数字是 4294967295 。

parseInt('11111111111111111111111111111111', 2);  // 4294967295

验证下超过32位二进制数的位操作：

// 33位二进制数，得到十进制数字 8589934591
parseInt('111111111111111111111111111111111', 2); // 8589934591
  
// 对数字进行无符号位右移
8589934591 >>> 0; // 4294967295
4294967295 >>> 0; // 4294967295

可以看出，数字 8589934591 和 4294967295 进行 无符号位右移0位 操作，得到的结果是一样的。

产生这样结果的原因，是js的位操作实现，只支持32位。

注意：ECMAScript 中的所有数值都以IEEE754 64位格式存储，只是在位操作的时候，需要转换成32位进行操作。

负数的无符号右移

`-2 >>> 1`为什么输出`2147483647`?

-2在运算中，是用补码表示，即1 1111111111111111111111111111110。

其中，第1位是符号位。符号位1代表当前数字是负数。

将-2无符号右移1位，则最右边的0脱落，剩下31位1111111111111111111111111111111，接着，在左侧补0，得到01111111111111111111111111111111。

01111111111111111111111111111111代表十进制数2147483647。

状态控制

场景：

以下使用React+TypeScript，实现游戏状态机的状态流转，根据状态渲染对应的操作按钮。

// 游戏状态定义
export enum GAME_STATE{
   INIT = 1 << 0,      // 二进制表示：00001
   JOIN = 1 << 1,      // 二进制表示：00010
   PREPARE = 1 << 2,   // 二进制表示：00100
   PLAY = 1 << 3,      // 二进制表示：01000
}

// 根据状态渲染按钮
function RenderButton({state, changeState}){
	if((state & GAME_STATE.PLAY) === GAME_STATE.PLAY){
		return null;
	}
	
	if((state & GAME_STATE.INIT) === GAME_STATE.INIT){
		return <button 
				onClick={() => changeState(GAME_STATE.JOIN)}
		    >加入游戏</button>
	}
	
	if((state & GAME_STATE.JOIN) === GAME_STATE.JOIN){
		return <button 
				onClick={() => changeState(GAME_STATE.PREPARE)}
			>准备游戏</button>
	}

	if((state & GAME_STATE.PREPARE) === GAME_STATE.PREPARE){
		return <button 
				onClick={() => changeState(GAME_STATE.PLAY)}
			>开始游戏</button>
	}

	return null;
}
  
// 渲染游戏页面
function Page(){
	const state = useRef(GAME_STATE.INIT);

	const changeState = useCallback((newState) => {
		state.current = newState;
	}, [state]);

	return (<div>
		// ....other code
		<RenderButton state={state.current} changeState={changeState} />
	</div>);
}

权限控制

设计一个权限控制，用于不同角色对网站文章的权限分配。

export enum ARTICLE_RULE{
	VIEW = 1 << 0,     // 查看文章
	EDIT = 1 << 1,     // 编辑文章
	PUBLISH = 1 << 2,  // 发布文章
	DELETE = 1 << 3,   // 删除文章
} 

export enum ROLE{
	GUEST = ARTICLE_RULE.VIEW,    // 访客
	ADMIN = ARTICLE_RULE.VIEW | ARTICLE_RULE.EDIT | ARTICLE_RULE.PUBLISH | ARTICLE_RULE.DELETE,  // 超级管理员
	OPERATOR = ARTICLE_RULE.VIEW | ARTICLE_RULE.EDIT | ARTICLE_RULE.PUBLISH，  // 运营
}

if(user.role === 'admin'){ 
	console.log("user拥有admin权限");
	user.rule = ROLE.ADMIN; // 赋予角色权限
}

if((user.rule & ARTICLE_RULE.DELETE) === ARTICLE_RULE.DELETE){
	console.log("user拥有删除文章权限"); 
}

判断奇偶数

奇数，最末尾1位，一定是1。

所以将数字与1（二进制表示为：00000000000000000000000000000001）作位操作&。

如果等于1，则是奇数。

function isOdd(number){
	return number & 1 === 1;
}

交换两个变量的值

let a = 1;
let b = 2;

a = a ^ b;  // 这一步，a缓存了 a ^ b 的结果
b = a ^ b;  // 等价为: b = a ^ b ^ b, 其中 b ^ b = 0; 所以 b = a ^ 0 = a
a = a ^ b;  // 同上

判断整数是否相等

function isEqual(number1, number2){
	return (number1 ^ number2) === 0;
}

判断是否为负数

如果是负数，则对数字进行 无符号右移 位操作，会变成一个新的数字。

所以，如果是负数，则两个数字不相等。

function isMinus(number){
	return number !== (number >>> 0);
}

正浮点数取整

function toInt(floatNumber){
	return floatNumber >>> 0;
}

正负浮点数取整

function toInt(floatNumber){
	return floatNumber | 0;
}

function toInt(floatNumber){
	return ~~floatNumber;
}

function toInt(floatNumber){
	return floatNumber >> 0;
}

十进制转换成二进制

function dec2bin(dec){
	return (dec).toString(2);
}

二进制转换成十进制

function bin2dec(bin){
	return parseInt(`${bin}`, 2)
}

参考

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