位运算应用:保存多状态标识应用
Posted hguisu
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了位运算应用:保存多状态标识应用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
最近在梳理某个业务的服务状态,是前人设计的使用位运算来记录表单字段的多个状态值。
位运算是大学的《计算机组成原理》学习的内容,而我们学习工作中很少用过位操作,经常阅读源码时人可能会偶尔看到使用位运算(因为直接使用位运算符效率更高),在此顺便把位运算做个简单的总结。我个人经常总结、不断反思做更好的自己:善于总结、不断反思做更好的自己_hguisu的博客-CSDN博客
一、位运算简介
1、什么是位运算
所谓位运算,就是对一个比特(Bit)位进行操作。比特(Bit)是一个电子元器件,8个比特构成一个字节(Byte),它已经是粒度最小的可操作单元了。 一个比特(Bit)位只有 0 和 1 两个取值。
C语言中不能直接使用二进制,位运算符两边的操作数可以是十进制、八进制、十六进制,它们在内存中最终都是以二进制形式存储。
C语言提供了六种位运算符:
运算符 & | ^ ~ << >>
说明 按位与 按位或 按位异或 取反 左移 右移
2、按位与运算(&)
参与&运算的两个位都为 1 时,结果才为 1,否则为 0。例如1&1为 1,0&0为 0,1&0也为 0,这和逻辑运算符&&非常类似。
常用场景: 按位与运算通常用来对某些位清 0:
1)取一个数中的某些指定位,保留一个数中的某些指定位。
例如要把 n 的高 16 位清 0 ,保留低 16 位,可以进行n & 0XFFFF运算(0XFFFF 在内存中的存储形式为 0000 0000 – 0000 0000 – 1111 1111 – 1111 1111)。
清零(将一个单元与0进行位与运算结果为零)
取一个数指定位为0(例如置X=1010 1101的高四位置0, 则将X & 0xF得到0000 1101)。
2)判断奇偶性:例如一个数 &1 的结果就是取二进制最末位,这样可以判断一个整数的奇偶性,二进制的最末尾为0表示偶数,为1表示奇数。
例如:if ((a & 1) == 0) 代替 if (a % 2 == 0)来判断a是不是偶数。
3、按位或运算(|)
参与|运算的两个二进制位有一个为 1 时,结果就为 1,两个都为 0 时结果才为 0。例如1|1为1,0|0为0,1|0为1,这和逻辑运算中的||非常类似。
常用场景:按位或运算可以用来将某些位置 1,或者保留某些位。
例如要把 n 的高 16 位置 1,保留低 16 位,可以进行n | 0XFFFF0000运算(0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 – 1111 1111 – 0000 0000 – 0000 0000)。
取一个数指定位位1(例如将X=1010 1010的低四位置1,则将X |0xF得到1010 1111)。
并集:在Windows中常用h或运算实现并集操作,例如:
// 按钮的宏:
#define MB_OK 0x00000000L
#define MB_OKCANCEL 0x00000001L
#define MB_ABORTRETRYIGNORE 0x00000002L
#define MB_YESNOCANCEL 0x00000003L
#define MB_YESNO 0x00000004L
#define MB_RETRYCANCEL 0x00000005L
// 图标的宏
#define MB_ICONHAND 0x00000010L
#define MB_ICONQUESTION 0x00000020L
#define MB_ICONEXCLAMATION 0x00000030L
#define MB_ICONASTERISK 0x00000040L
// 希望同时定义按钮和图标的样式,可以使用或运算|
MessageBox(
NULL,
TEXT("你好,欢迎来到C语言中文网!"),
TEXT("Welcome"),
MB_OKCANCEL | MB_ICONINFORMATION
);
按钮都是用十六进制的第1位(二进制前4位)来表示,图标都是使用十六进制第2位(二进制第5~8位)来表示,进行或运算,每个位都不会改变。 Windows 通过检测第1位的值来确定按钮的样式,检测第2位的值来确定图标样式。
4、按位异或运算(^)
参与^运算两个二进制位不同时,结果为 1,相同时结果为 0。例如0^1为1,0^0为0,1^1为0。
常用场景:按位异或运算可以用来将某些二进制位反转,最常用的是交换两个数
a=a^b; b=a^b; a=a^b
例如要把 n 的高 16 位反转,保留低 16 位,可以进行n ^ 0XFFFF0000运算(0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 – 1111 1111 – 0000 0000 – 0000 0000)。
使特定位翻转找一个数,对应X要翻转的各位,该数的对应位为1,其余位为零,此数与X对应位异或即可。
例:X=10101110,使X低4位翻转,用X ^0000 1111 = 1010 0001即可得到。
与0异或得到原值
例:X=10101110,用X^0=10101110
使用 ^ 位运算符交换两个数:
// 临时变量
int t = a;
a = b;
b = t;
// 使用 ^ 位运算符
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
5、取反运算(~)
取反运算符~为单目运算符,右结合性,作用是对参与运算的二进制位取反。例如~1为0,~0为1,这和逻辑运算中的!非常类似。。
常用场景:
求相反数: ~a + 1
6、左移运算(<<)
左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全部左移若干位,高位丢弃,低位补0。
常用场景: 乘以 2 的 n 次方
左移常被用来做 * (2 ^ n)的运算,因为直接基于二进制运算,所以左移效率比 * (2 ^ n)高。
7、右移运算(>>)
右移运算符>>用来把操作数的各个二进制位全部右移若干位,低位丢弃,高位补 0 或 1。如果数据的最高位是 0,那么就补 0;如果最高位是 1,那么就补 1。
常用场景: 除以 2 的 n 次方
右移常被用来做 / (2 ^ n)的运算,因为直接基于二进制运算,所以右移效率比 / (2 ^ n)高。
二、记录多个状态值
看看2的n次方的二进制打印结果:
public static void main(String[] args)
int[] nPowers = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128;
for (int n = 0; n < nPowers.length; n++)
String binaryString = String.format("%8s",
Integer.toBinaryString(nPowers[n])).replace(' ', '0');
String nPower = String.format("%3s", nPowers[n]);
System.out.println("n" + n + ":" + nPower + "=" + binaryString);
结果发现 2 的n-1次幂的二进制的规律:从二进制低位开始的第n为 1 位,其他都是 0 。
(n从1开始)
n0: 1=00000001
n1: 2=00000010
n2: 4=00000100
n3: 8=00001000
n4: 16=00010000
n5: 32=00100000
n6: 64=01000000
n7:128=10000000
例如默认状态是0,当我们要保存状态时,直接用 | 运算用来第n位置 1即可。
1)增加1的状态,结果status=1;
00000000
00000001
-----------
00000001 = 1
2)增加记录状态值为2的状态:
00000001
00000010
-----------
00000011 = 3
这样当前状态值就记录了两个状态:1,2.
3)清除某个状态为2:
00000011
00000010
-----------
00000001=1
看看订单有多个状态:
1、订单操作状态:新增、支付中、未支付取消、支付完成、取消订单退款。
2、支付状态:预支付(点击支付按钮后)、支付回调开始、支付回调完成、支付回调失败。
3、退款状态:提交退款、请求支付方,退款完成、退款失败。
一般的做法是使用三个字段表示。
而使用一个字段表示:有些状态是可以并存的,比如:支付完成和退款完成,支付完成和退款失败。
各状态依次定义为2的n次方:
操作状态:新增1、支付中2、支付完成4、取消8
支付状态:预支付16、支付回调32、支付完成64、支付回调失败128
退款状态:提交退款256、请求支付方512、退款完成1024、退款失败2048。
具体逻辑:
1、只设置某个状态statusValue:
int orderStatus = statusValue
2、增加状态statusValue:
int orderStatus = orderStatus | statusValue;
3、清除某个状态statusValue:
int orderStatus = orderStatus & (~statusValue)
或者
int orderStatus = orderStatus ^ statusValue
4、判断 orderStatus是否包含statusValue状态:
orderStatus & statusValue) !=0 ;//true就包含
或者
(orderStatus | statusValue) ==orderStatus ;//true就包含
4、显示所有状态列表:
public static List<OrderStatus> getByValue(int val)
List<OrderStatus> list = new ArrayList<OrderStatus>();
if (val == 0)
list.add(OrderStatus.NORM);
return list;
for (OrderStatus status : OrderStatus.values())
if (status.getValue() != 0 &&
((status.getValue() & val) == status.getValue()))
list.add(att);
return list;
通过位运算记录多状态的缺点是不好在数据库直接做查询。
比如要查询支付完成的订单(包括退款的订单)。 支付完成的状态值为64, 数据库不能直接查:
select * from order where status=64;
最好还是直接分开使用多字段存储。
三、多个权限设计
和上面类似:比如系统设置有n个权限,各权限依次定义为2的1-n次方:
添加:1、
修改:2、
删除:4、
查看:8 。
用户权限可以多选,选择时将权限值总计,应用时判断权限用按位或。
int insert = 1;
int update = 2;
int delete = 4;
int select = 8;
//赋予权限
int userAuth = 0;
userAuth = userAuth | insert;
System.out.println("add operation permission:" + userAuth);
userAuth = userAuth | select;
System.out.println("add operation permission:" + userAuth);
// 判断权限
if ((userAuth | insert) == userAuth)
System.out.println("111User has insert operation permission:" + insert);
if ((userAuth | delete) == userAuth)
System.out.println("User has delete operation permission:" + delete);
if ((userAuth | update) == userAuth)
System.out.println("User has update operation permission:" + update);
if ((userAuth | select) == userAuth)
System.out.println("User has select operation permission: " + select);
以上是关于位运算应用:保存多状态标识应用的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章