js位運算在實際中如何使用

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什么是位運算?

從現代計算機中所有的數據二進制的形式存儲在設備中。即 0、1 兩種狀態，計算機對二進制數據進行的運算(+、-、*、/)都是叫位運算，即將符號位共同參與運算的運算。

按位運算符有6個

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

業務場景：

我們大部分的業務開發場景下 只用if else 或 switch 條件處理就可以，但是當有如下場景：

一個ci/cd 任務有： 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
當我們查詢狀態時：有可能出現這樣的情況：

任務處于 base image2 build 完成 但是我們查詢base image1 build 完成時該任務也應被查詢出來。

任務處于完成狀態，等我們查詢 base image3 build完成 時該任務也應被查詢出來

是不是我們在數據庫中存儲的狀態枚舉值就比較麻煩？

解決辦法

辦法一：

那么這時位運算就比較合適，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？ 同時提高了自己的代碼逼格？減少很多 if else 的書寫

辦法二：

其實還有另外一種做法就是 質數 表示法：

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

同樣是上面的第一個情況：

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

附：位運算的綜合應用

這里有個例子&mdash;&mdash;不使用加減乘除來做加法，經常用來考察對位運算的掌握情況。讀者可以先自行嘗試分析和實現。

不能用加減乘除，意思就是要你用位運算進行計算。以實際例子說明，如a = 81 = 0b1010001，b = 53 = 0b0110101。通過異或運算，我們發現異或把兩個數相加但是不能進位，而通過與運算能夠知道哪些位需要進位，如下所示：

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

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

把通過與運算得到的值向左移一位，再和通過異或得到的值相加，就相當于實現了進位，這個應該不難理解。為了實現這兩個數的相加可以再重復這個過程：先異或，再與，然后進位，直到不需要再進位了就加完了。所以不難寫出以下代碼：

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

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

位運算還經常用于生成隨機數、哈希，例如Chrome對字符串進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;
}

不斷對當前字符串的ASCII值進行累加運算，里面用到了異或，左移和右移。

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