什么是位運(yùn)算?

從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)在設(shè)備中。即 0、1 兩種狀態(tài)，計(jì)算機(jī)對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行的運(yùn)算(+、-、*、/)都是叫位運(yùn)算，即將符號(hào)位共同參與運(yùn)算的運(yùn)算。

按位運(yùn)算符有6個(gè)

&: 按位與\
|: 按位或\
^: 按位異或\
~: 按位取反\
>> : 右移\
<<: 左移

業(yè)務(wù)場(chǎng)景：

我們大部分的業(yè)務(wù)開發(fā)場(chǎng)景下 只用if else 或 switch 條件處理就可以，但是當(dāng)有如下場(chǎng)景：

一個(gè)ci/cd 任務(wù)有： 1.等待中 -> 2.base image1 build完成 -> 3.base image2 build 完成 -> 4. base image3 build完成 -> 5.完成/失敗
當(dāng)我們查詢狀態(tài)時(shí)：有可能出現(xiàn)這樣的情況：

任務(wù)處于 base image2 build 完成 但是我們查詢base image1 build 完成時(shí)該任務(wù)也應(yīng)被查詢出來(lái)。

任務(wù)處于完成狀態(tài)，等我們查詢 base image3 build完成 時(shí)該任務(wù)也應(yīng)被查詢出來(lái)

是不是我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的狀態(tài)枚舉值就比較麻煩？

解決辦法

辦法一：

那么這時(shí)位運(yùn)算就比較合適，定義如下枚舉：

{
    waiting:      0b000001,
    image1Finish: 0b000010,
    image2Finish  0b000100,
    image3Finish  0b001000,
    finish:       0b010000,
    fail:         0b100000,
}

那么 上面的 [第 1 種] 情況就可以表示為：0b000001｜ 0b000010 ｜ 0b000100 （waiting｜image1Finish ｜ image2Finish） 按位或

等我們判斷是否是處于 image2Finish 的時(shí)候 就可以 status & image2Finish === image2Finish 這樣判斷 。

status = 0b000001｜ 0b000010 ｜ 0b000100 = 0b000111
status & image2Finish = 0b000111 & 0b000100 = 0b000100（image2Finish）

這樣是不是很好判斷？ 同時(shí)提高了自己的代碼逼格？減少很多 if else 的書寫

辦法二：

其實(shí)還有另外一種做法就是 質(zhì)數(shù) 表示法：

{
    waiting:      3,
    image1Finish: 5,
    image2Finish  7,
    image3Finish  11,
    finish:       13,
    fail:         17,
}

同樣是上面的第一個(gè)情況：

status = 3 * 5 * 7
// 判斷狀態(tài)： 取模運(yùn)算
isImage2Finish = status % 7(image2Finish) === 0

附：位運(yùn)算的綜合應(yīng)用

這里有個(gè)例子——不使用加減乘除來(lái)做加法，經(jīng)常用來(lái)考察對(duì)位運(yùn)算的掌握情況。讀者可以先自行嘗試分析和實(shí)現(xiàn)。

不能用加減乘除，意思就是要你用位運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算。以實(shí)際例子說(shuō)明，如a = 81 = 0b1010001，b = 53 = 0b0110101。通過(guò)異或運(yùn)算，我們發(fā)現(xiàn)異或把兩個(gè)數(shù)相加但是不能進(jìn)位，而通過(guò)與運(yùn)算能夠知道哪些位需要進(jìn)位，如下所示：

 1010001
^ 0110101
 ---------
  1100100

  1010001
& 0110101
 ---------
  0010001

把通過(guò)與運(yùn)算得到的值向左移一位，再和通過(guò)異或得到的值相加，就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了進(jìn)位，這個(gè)應(yīng)該不難理解。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)數(shù)的相加可以再重復(fù)這個(gè)過(guò)程：先異或，再與，然后進(jìn)位，直到不需要再進(jìn)位了就加完了。所以不難寫出以下代碼：

function addByBit(a, b) {
    if (b === 0) {
        return a;
    }
    // 不用進(jìn)位的相加
    let c = a ^ b;
    // 記錄需要進(jìn)位的
    let d = a & b;
    d = d << 1;
    // 繼續(xù)相加，直到d進(jìn)位為0
    return addByBit(c, d);
}

let ans = addByBit(5, 8);
console.log(ans);

位運(yùn)算還經(jīng)常用于生成隨機(jī)數(shù)、哈希，例如Chrome對(duì)字符串進(jìn)行哈希的算法是這樣的：

uint32_t StringHasher::AddCharacterCore(uint32_t running_hash, uint16_t c) {
  running_hash += c;
  running_hash += (running_hash << 10);
  running_hash ^= (running_hash >> 6);
  return running_hash;
}

不斷對(duì)當(dāng)前字符串的ASCII值進(jìn)行累加運(yùn)算，里面用到了異或，左移和右移。

總結(jié)

綜上： 當(dāng)我們的業(yè)務(wù)開發(fā)中遇到狀態(tài)數(shù) >=5 并且有交叉重疊的時(shí)候就需要考慮以上兩種辦法了。

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