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所謂位運算，就是按照內(nèi)存中的比特位（Bit）進行操作，這是計算機能夠支持的最小單位的運算。程序中所有的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中都是以二進制形式存儲的，位運算就是對這些二進制數(shù)據(jù)進行操作。

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位運算一般用于操作整數(shù)，對整數(shù)進行位運算才有實際的意義。整數(shù)在內(nèi)存中是以補碼形式存儲的，正數(shù)的補碼形式和原碼形式相同，而負數(shù)的補碼形式和它的原碼形式是不一樣的，這一點大家要特別注意；這意味著，對負數(shù)進行位運算時，操作的是它的補碼，而不是它的原碼。

對整數(shù)存儲不了解的讀者請猛擊《整數(shù)在內(nèi)存中是如何存儲的，為什么它堪稱天才般的設計》。

MySQL 中的整數(shù)字面量（常量整數(shù)，也就是直接書寫出來的整數(shù)）默認以 8 個字節(jié)（Byte）來表示，也就是 64 位（Bit）。例如，5 的二進制形式為：

0000 0000 ... 0000 0101

省略號部分都是 0，101 前面總共有 61 個 0。

注意：為了方便大家閱讀，本節(jié)在介紹正數(shù)的補碼時，省略了前面的 0。

 

MySQL 支持 6 種位運算符，如下表所示。

MySQL 中的位運算符

運算符	說明	使用形式	舉例
|	位或	a | b	5 | 8
&	位與	a & b	5 & 8
^	位異或	a ^ b	5 ^ 8
~	位取反	~a	~5
<<	位左移	a << b	5 << 2，表示整數(shù) 5 按位左移 2 位
>>	位右移	a >> b	5 >> 2，表示整數(shù) 5 按位右移 2 位

位運算中的
&、
|、
~和邏輯運算中的
&&、
||、
!非常相似。

位或運算符 |

參與
|運算的兩個二進制位有一個為 1 時，結果就為 1，兩個都為 0 時結果才為 0。例如
1|1結果為 1，
0|0結果為0，
1|0結果為1，這和邏輯運算中的
||非常類似。

例 1

使用位或運算符進行正數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 10|15,9|4|2;
+-------+-------+
| 10|15 | 9|4|2 |
+-------+-------+
|    15 |    15 |
+-------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

10 的補碼為 1010，15 的補碼為 1111，按位或運算之后，結果為 1111，即整數(shù) 15；9 的補碼為 1001，4 的補碼為 0100，2 的補碼為 0010，按位或運算之后，結果為 111，即整數(shù) 15。

例 2 

使用位或運算符進行負數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT -7|-1;
+----------------------+
| -7|-1                |
+----------------------+
| 18446744073709551615 |
+----------------------+
1 row in set (0.00 sec)

-7 的補碼為 60 個‘1’加 1001，-1 的補碼為 64 個‘1’，按位或運算之后，結果為 64 個‘1’，即整數(shù) 18446744073709551615。

 

可以發(fā)現(xiàn)，
任何數(shù)和 -1 進行位或運算時，最終結果都是 -1 的十進制數(shù)。

位與運算符 &

參與
&運算的兩個二進制位都為 1 時，結果就為 1，否則為 0。例如
1|1結果為 1，
0|0結果為 0，
1|0結果為 0，這和邏輯運算中的
&&非常類似。

例 3

使用位與運算符進行正數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 10 & 15,9 & 4 & 2;
+---------+-----------+
| 10 & 15 | 9 & 4 & 2 |
+---------+-----------+
|      10 |         0 |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec) 

10 的補碼為 1010，15 的補碼為 1111，按位與運算之后，結果為 1010，即整數(shù) 10；9 的補碼為 1001，4 的補碼為 0100，2 的補碼為 0010，按位與運算之后，結果為 0000，即整數(shù) 0。

例 4 

使用位與運算符進行負數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT -7&-1;
+----------------------+
| -7&-1                |
+----------------------+
| 18446744073709551609 |
+----------------------+
1 row in set (0.01 sec)

-7 的補碼為 60 個‘1’加 1001，-1 的補碼為 64 個‘1’，按位與運算之后，結果為 60 個‘1’加 1001，即整數(shù) 18446744073709551609。

可以發(fā)現(xiàn)，
任何數(shù)和 -1 進行位與運算時，最終結果都為任何數(shù)本身的十進制數(shù)。

位異或運算符 ^

參與
^運算的兩個二進制位不同時，結果為 1，相同時，結果為 0。例如
1|1結果為 0，
0|0結果為 0，
1|0結果為1。

例 5

使用位異或運算符進行正數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 10^15,1^0,1^1;
+-------+-----+-----+
| 10^15 | 1^0 | 1^1 |
+-------+-----+-----+
|     5 |   1 |   0 |
+-------+-----+-----+
1 row in set (0.00 sec) 

10 的補碼為 1010，15 的補碼為 111，按位異或運算之后，結果為 0101，即整數(shù) 5；1 的補碼為 0001，0 的補碼為 0000，按位異或運算之后，結果為 0001；1 和 1 本身二進制位完全相同，因此結果為 0。

例 6 

使用位異或運算符進行負數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT -7^-1;
+-------+
| -7^-1 |
+-------+
|     6 |
+-------+
1 row in set (0.00 sec) 

-7 的補碼為 60 個‘1’加 1001，-1 的補碼為 64 個‘1’，按位異或運算之后，結果為 110，即整數(shù) 6。

位左移運算符 << 

位左移是按指定值的補碼形式進行左移，左移指定位數(shù)之后，左邊高位的數(shù)值被移出并丟棄，右邊低位空出的位置用 0 補齊。

位左移的語法格式為：

expr << n

其中，n 指定值 expr 要移位的位數(shù)，n 必須為非負數(shù)。

例 7

使用位左移運算符進行正數(shù)計算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 1<<2,4<<2;
+------+------+
| 1<<2 | 4<<2 |
+------+------+
|    4 |   16 |
+------+------+
1 row in set (0.00 sec) 

1 的補碼為 0000 0001，左移兩位之后變成 0000 0100，即整數(shù) 4；4 的補碼為 0000 0100，左移兩位之后變成 0001 0000，即整數(shù) 16。

例 8

使用位左移運算符進行負數(shù)計算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT -7<<2;
+----------------------+
| -7<<2                |
+----------------------+
| 18446744073709551588 |
+----------------------+
1 row in set (0.00 sec)

-7 的補碼為 60 個‘1’加 1001，左移兩位之后變成 56 個‘1’加 1110 0100，即整數(shù) 18446744073709551588。

位右移運算符 >>

位右移是按指定值的補碼形式進行右移，右移指定位數(shù)之后，右邊低位的數(shù)值被移出并丟棄，左邊高位空出的位置用 0 補齊。

 

位右移語法格式為：

expr >> n

其中，n 指定值 expr 要移位的位數(shù)，n 必須為非負數(shù)。 

例 9

使用位右移運算符進行正數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 1>>1,16>>2;
+------+-------+
| 1>>1 | 16>>2 |
+------+-------+
|    0 |     4 |
+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

1 的補碼為 0000 0001，右移 1 位之后變成 0000 0000，即整數(shù) 0；16 的補碼為 0001 0000，右移兩位之后變成 0000 0100，即整數(shù) 4。

例 10

使用位右移運算符進行負數(shù)運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT -7>>2;
+---------------------+
| -7>>2               |
+---------------------+
| 4611686018427387902 |
+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)

-7 的補碼為 60 個‘1’加 1001，右移兩位之后變成 0011 加 56 個‘1’加 1110，即整數(shù) 4611686018427387902。

位取反運算符 ~ 

位取反是將參與運算的數(shù)據(jù)按對應的補碼進行反轉，也就是做 NOT 操作，即 1 取反后變 0，0 取反后變?yōu)?1。

例 11

下面看一個經(jīng)典的取反例子，對 1 進行位取反運算，具體如下所示：

mysql> SELECT ~1,~18446744073709551614;
+----------------------+-----------------------+
| ~1                   | ~18446744073709551614 |
+----------------------+-----------------------+
| 18446744073709551614 |                     1 |
+----------------------+-----------------------+
1 row in set (0.00 sec)

常量 1 的補碼為 63 個‘0‘加 1 個’1‘，位取反后就是 63 個’1‘加一個’0‘，轉換為二進制后就是 18446744073709551614。

 

可以使用 BIN() 函數(shù)查看 1 取反之后的結果，BIN() 函數(shù)的作用是將一個十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)，SQL 語句如下:

mysql> SELECT BIN(~1);
+------------------------------------------------------------------+
| BIN(~1)                                                          |
+------------------------------------------------------------------+
| 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110 |
+------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)

1 的補碼表示為最右邊位為 1，其他位均為 0，取反操作之后，除了最低位，其他位均變?yōu)?1。

例 12

使用位取反運算符進行運算，SQL 語句如下：

mysql> SELECT 5 & ~1;
+--------+
| 5 & ~1 |
+--------+
|      4 |
+--------+
1 row in set (0.00 sec) 

邏輯運算
5&~1 中，由于位取反運算符‘~’的級別高于位與運算符‘&’，因此先對 1 進行取反操作，結果為 63 個‘1’加一個‘0’，然后再與整數(shù) 5 進行與運算，結果為 0100，即整數(shù) 4。

名稱欄目：創(chuàng)新互聯(lián)數(shù)據(jù)庫教程：MySQL位運算符
本文來源：http://www.dlmjj.cn/article/cdoocoh.html