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Operadores a nivel de bits

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Operadores a nivel de bits#

Los operadores a nivel de bits permiten manipular los bits en un entero.

Ejemplo Nombre Resultado
$a & $b And (Y) Los bits posicionados a 1 en $a Y en $b son posicionados a 1.
$a | $b Or (O) Los bits posicionados a 1 en $a O $b son posicionados a 1.
$a ^ $b Xor (o exclusivo) Los bits posicionados a 1 en $a O en $b pero no en los dos son posicionados a 1.
~ $a Not (No) Los bits que están posicionados a 1 en $a son posicionados a 0, y viceversa.
$a << $b Desplazamiento a la izquierda Desplaza los bits de $a, $b veces a la izquierda (cada desplazamiento equivale a una multiplicación por 2).
$a >> $b Desplazamiento a la derecha Desplaza los bits de $a, $b veces a la derecha (cada desplazamiento equivale a una división por 2).

Los operadores a nivel de bits

El desplazamiento de bits en PHP es aritmético. Los bits que son desplazados fuera del entero se pierden. Los desplazamientos a la izquierda hacen aparecer ceros a la derecha, mientras que el bit de signo es desplazado a la izquierda, lo que significa que el signo del entero no es preservado. Los desplazamientos a la derecha desplazan también el bit de signo a la derecha, lo que significa que el signo es preservado.

Utilícense paréntesis para asegurarse de que la precedencia deseada sea aplicada correctamente. Por ejemplo, $a & $b == true aplica primero la igualdad, y luego el AND lógico, mientras que ($a & $b) == true aplica primero el AND lógico, y luego la igualdad.

Si los dos operandos para los operadores &, | y ^ son strings, entonces la operación será realizada sobre los valores ASCII de los caracteres y el resultado será un string. En todos los otros casos, los dos operandos serán convertidos en entero y el resultado será un entero.

Si el operando para el operador ~ es un string, la operación será realizada sobre los caracteres ASCII que componen el string y el resultado será un string. De lo contrario, el operando y el resultado serán tratados como enteros.

Los operandos y el resultado de los operadores << y >> son tratados como enteros.

El informe de errores de PHP utiliza campos de bits, que son una ilustración de la extinción de bits. Para mostrar los errores, excepto las notificaciones, las instrucciones del php.ini son : E_ALL & ~E_NOTICE

\      Esto se comprende comparando con E_ALL :\      00000000000000000111011111111111\      Luego, apagando el valor de E_NOTICE...\      00000000000000000000000000001000\      ... y invirtiéndolo a través de ~:\      11111111111111111111111111110111\      Finalmente, se utiliza el AND lógico (&) para leer los bits activados\      en las dos valores :\      00000000000000000111011111110111\

Otro medio de llegar a este resultado es utilizar el OU exclusivo (^), que busca los bits que están activados solo en una de las dos valores, exclusivamente : E_ALL ^ E_NOTICE

error_reporting también puede ser utilizado para ilustrar la activación de bits. Para mostrar únicamente los errores y los errores recuperables, se utiliza : E_ERROR | E_RECOVERABLE_ERROR

\      Este enfoque combina E_ERROR\      00000000000000000000000000000001\      y E_RECOVERABLE_ERROR\      00000000000000000001000000000000\      Con el operador OR (|) para asegurarse de\      que los bits están activados en una de las dos valores :\      00000000000000000001000000000001\

Operaciones sobre bits y enteros

<?php
/*
 * Ignórese esta parte,
 * es solo formato para clarificar los resultados
 */

$format = '(%1$2d = %1$04b) = (%2$2d = %2$04b)'
        . ' %3$s (%4$2d = %4$04b)' . "\n";

echo <<<EOH
 ---------     ---------  -- ---------
 resultado       valor        prueba
 ---------     ---------  -- ---------
EOH;

/*
 * Aquí están los ejemplos
 */

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

echo "\n AND a nivel de bits \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value & $test;
    printf($format, $result, $value, '&', $test);
}

echo "\n OR inclusivo a nivel de bits \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value | $test;
    printf($format, $result, $value, '|', $test);
}

echo "\n OR exclusivo a nivel de bits (XOR) \n";
foreach ($values as $value) {
    $result = $value ^ $test;
    printf($format, $result, $value, '^', $test);
}
?>

El ejemplo anterior mostrará:

---------     ---------  -- ---------
 resultado       valor        prueba
 ---------     ---------  -- ---------
 AND a nivel de bits
( 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)

 OR inclusivo a nivel de bits
( 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)

 OR exclusivo a nivel de bits (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)

Operación sobre bits y strings

<?php
echo 12 ^ 9, PHP_EOL; // Muestra '5'

echo "12" ^ "9", PHP_EOL; // Muestra el carácter de borrado (ascii 8)
                 // ('1' (ascii 49)) ^ ('9' (ascii 57)) = #8

echo "hallo" ^ "hello", PHP_EOL; // Muestra los valores ASCII #0 #4 #0 #0 #0
                        // 'a' ^ 'e' = #4

echo 2 ^ "3", PHP_EOL; // Muestra 1
              // 2 ^ ((int) "3") == 1

echo "2" ^ 3, PHP_EOL; // Muestra 1
              // ((int) "2") ^ 3 == 1
?>

Desplazamiento de bits sobre enteros

<?php
/*
 * Aquí están algunos ejemplos
 */

echo "\n--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros positivos ---\n";

$val = 4;
$places = 1;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'copia del bit de signo ahora a la izquierda');

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

$val = 4;
$places = 3;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'bits salieron por la derecha');

$val = 4;
$places = 4;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de 0');

echo "\n--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros negativos ---\n";

$val = -4;
$places = 1;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'copia del bit de signo ahora a la izquierda');

$val = -4;
$places = 2;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'bits salieron por la derecha');

$val = -4;
$places = 3;
$res = $val >> $places;
p($res, $val, '>>', $places, 'mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de -1');

echo "\n--- Desplazamientos a la izquierda sobre enteros positivos ---\n";

$val = 4;
$places = 1;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'complemento de ceros a la derecha');

$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, 'el bit de signo salió');

$val = 4;
$places = (PHP_INT_SIZE * 8) - 2;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'bits salieron a la izquierda');

echo "\n--- Desplazamientos a la izquierda sobre enteros negativos ---\n";

$val = -4;
$places = 1;
$res = $val << $places;
p($res, $val, '<<', $places, 'complemento de ceros a la derecha');

$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, 'bits salieron a la izquierda, incluyendo el bit de signo');

/*
 * Ignórese esta sección
 * Contiene código para el formato de este ejemplo
 */

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

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

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

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

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

    echo "\n\n";
}
?>

Resultado del ejemplo anterior en una máquina de 32 bits:

--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros positivos ---
Expresión : 2 = 4 >> 1
 Decimal :
  val=4
  res=2
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000010
 Nota : copia del bit de signo ahora a la izquierda

Expresión : 1 = 4 >> 2
 Decimal :
  val=4
  res=1
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000001

Expresión : 0 = 4 >> 3
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron por la derecha

Expresión : 0 = 4 >> 4
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 Nota : mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de 0

--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros negativos ---
Expresión : -2 = -4 >> 1
 Decimal :
  val=-4
  res=-2
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111110
 Nota : copia del bit de signo a la izquierda

Expresión : -1 = -4 >> 2
 Decimal :
  val=-4
  res=-1
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111111
 Nota : bits salieron por la derecha

Expresión : -1 = -4 >> 3
 Decimal :
  val=-4
  res=-1
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111111
 Nota : mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de -1

--- Desplazamientos a la izquierda sobre enteros positivos ---
Expresión : 8 = 4 << 1
 Decimal :
  val=4
  res=8
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000001000
 Nota : complemento de ceros a la derecha

Expresión : 1073741824 = 4 << 28
 Decimal :
  val=4
  res=1073741824
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=01000000000000000000000000000000

Expresión : -2147483648 = 4 << 29
 Decimal :
  val=4
  res=-2147483648
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=10000000000000000000000000000000
 Nota : el bit de signo salió

Expresión : 0 = 4 << 30
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=00000000000000000000000000000100
  res=00000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron a la izquierda

--- Desplazamientos a la izquierda sobre enteros negativos ---
Expresión : -8 = -4 << 1
 Decimal :
  val=-4
  res=-8
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=11111111111111111111111111111000
 Nota : complemento de ceros a la derecha

Expresión : -2147483648 = -4 << 29
 Decimal :
  val=-4
  res=-2147483648
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=10000000000000000000000000000000

Expresión : 0 = -4 << 30
 Decimal :
  val=-4
  res=0
 Binario :
  val=11111111111111111111111111111100
  res=00000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron a la izquierda, incluyendo el bit de signo

Resultado del ejemplo anterior en una máquina de 64 bits:

--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros positivos ---
Expresión : 2 = 4 >> 1
 Decimal :
  val=4
  res=2
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010
 Nota : copia del bit de signo ahora a la izquierda

Expresión : 1 = 4 >> 2
 Decimal :
  val=4
  res=1
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

Expresión : 0 = 4 >> 3
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron por la derecha

Expresión : 0 = 4 >> 4
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 Nota : mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de 0

--- Desplazamientos a la derecha sobre enteros negativos ---
Expresión : -2 = -4 >> 1
 Decimal :
  val=-4
  res=-2
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110
 Nota : copia del bit de signo ahora a la izquierda

Expresión : -1 = -4 >> 2
 Decimal :
  val=-4
  res=-1
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
 Nota : bits salieron por la derecha

Expresión : -1 = -4 >> 3
 Decimal :
  val=-4
  res=-1
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
 Nota : mismo resultado que arriba: no hay desplazamiento más allá de -1

--- Desplazamiento a la izquierda sobre enteros negativos ---
Expresión : 8 = 4 << 1
 Decimal :
  val=4
  res=8
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001000
 Nota : complemento de ceros a la derecha

Expresión : 4611686018427387904 = 4 << 60
 Decimal :
  val=4
  res=4611686018427387904
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Expresión : -9223372036854775808 = 4 << 61
 Decimal :
  val=4
  res=-9223372036854775808
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 Nota : el bit de signo salió

Expresión : 0 = 4 << 62
 Decimal :
  val=4
  res=0
 Binario :
  val=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron a la izquierda

--- Desplazamiento a la izquierda sobre enteros negativos ---
Expresión : -8 = -4 << 1
 Decimal :
  val=-4
  res=-8
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111000
 Nota : complemento de ceros a la derecha

Expresión : -9223372036854775808 = -4 << 61
 Decimal :
  val=-4
  res=-9223372036854775808
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Expresión : 0 = -4 << 62
 Decimal :
  val=-4
  res=0
 Binario :
  val=1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111100
  res=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 Nota : bits salieron a la izquierda, incluyendo el bit de signo

[!WARNING] Úsense las funciones de la extensión gmp para las manipulaciones sobre bits, cuando los enteros exceden PHP_INT_MAX.

Véase también#

pack, unpack, gmp_and, gmp_or, gmp_xor, gmp_testbit, gmp_clrbit