【位運算經典應用】 標誌位與掩碼

前面咱們已經瞭解了六大位操做符（& | ~ ^ << >>)的用法（javascript 位運算），也整理了一些經常使用的位運算操做（經常使用位運算整理），本文咱們繼續深刻位運算，來了解下二進制的經典應用-標誌位與掩碼。

位運算常常被用來建立、處理以及讀取標誌位序列——一種相似二進制的變量。雖然可使用變量代替標誌位序列，可是這樣能夠節省內存（1/32）。

例若有4個標誌位：

1. 標誌位A： 咱們有 orange
2. 標誌位B： 咱們有 apple
3. 標誌位C： 咱們有 banana
4. 標誌位D： 咱們有 pear

標誌位經過位序列DCBA來表示，當一個位置被置爲1時，表示有該項，置爲0時，表示沒有該項。例如一個變量flag=9，二進制表示爲1001，就表示咱們有D和A。

掩碼 (bitmask) 是一個經過與/或來讀取標誌位的位序列。典型的定義每一個標誌位的原語掩碼以下：

var FLAG_A = 1; // 0001
var FLAG_B = 2; // 0010
var FLAG_C = 4; // 0100
var FLAG_D = 8; // 1000

新的掩碼能夠在以上掩碼上使用邏輯運算建立。例如，掩碼 1011 能夠經過 FLAG_A、FLAG_B 和 FLAG_D 邏輯或獲得：

var mask = FLAG_A | FLAG_B | FLAG_D; // 0001 | 0010 | 1000 => 1011

某個特定的位能夠經過與掩碼作邏輯與運算獲得，經過與掩碼的與運算能夠去掉無關的位，獲得特定的位。例如，掩碼 0100 能夠用來檢查標誌位 C 是否被置位：（核心就是判斷某位上的數 參考經常使用位運算整理 下同）

// 若是咱們有 banana
if (flags & FLAG_C) { // 0101 & 0100 => 0100 => true
   // do stuff
}

一個有多個位被置位的掩碼錶達任一/或者的含義。例如，如下兩個表達是等價的：

// 若是咱們有 apple 或者 banana 至少一個
// (0101 & 0010) || (0101 & 0100) => 0000 || 0100 => true
if ((flags & FLAG_B) || (flags & FLAG_C)) {
   // do stuff
}

var mask = FLAG_B | FLAG_C; // 0010 | 0100 => 0110
if (flags & mask) { // 0101 & 0110 => 0100 => true
   // do stuff
}

能夠經過與掩碼作或運算設置標誌位，掩碼中爲 1 的位能夠設置對應的位。例如掩碼 1100 可用來設置位 C 和 D：（核心就是將某位變爲1 ）

// 咱們有 banana 和 pear
var mask = FLAG_C | FLAG_D; // 0100 | 1000 => 1100
flags |= mask;   // 0101 | 1100 => 1101

能夠經過與掩碼作與運算清除標誌位，掩碼中爲 0 的位能夠設置對應的位。掩碼能夠經過對原語掩碼作非運算獲得。例如，掩碼 1010 能夠用來清除標誌位 A 和 C ：（核心就是將某位變爲0）

// 咱們沒有 orange 也沒有 banana
var mask = ~(FLAG_A | FLAG_C); // ~0101 => 1010
flags &= mask;   // 1101 & 1010 => 1000

如上的掩碼一樣能夠經過 ~FLAG_A & ~FLAG_C 獲得（德摩根定律）：

// 咱們沒有 orange 也沒有 banana
var mask = ~FLAG_A & ~FLAG_C;
flags &= mask;   // 1101 & 1010 => 1000

標誌位可使用異或運算切換。全部值爲 1 的爲能夠切換對應的位。例如，掩碼 0110 能夠用來切換標誌位 B 和 C：（核心就是將某位取反）

// 若是咱們之前沒有 apple ，那麼咱們如今有 apple
// 可是若是咱們已經有了一個，那麼如今沒有了
// 對 banana 也是相同的狀況
var mask = FLAG_B | FLAG_C;
flags = flags ^ mask;   // 1100 ^ 0110 => 1010

最後，全部標誌位能夠經過非運算翻轉：

// entering parallel universe...
flags = ~flags;    // ~1010 => 0101