PHP入門 ビット演算子

ビット演算を行うための演算子です。ビット演算とは、整数を2進数で表したときの各桁（ビット単位）に対して論理計算を行う演算のことです。

主なビット演算子

ビット論理演算子

ビット演算では、与えられた整数を2進数に変換した上で、それぞれの桁について論理演算を行います。論理積では、双方のビットが1（true）である場合にのみ結果も1（true）、それ以外は0（false）になります。ビット演算子は、演算の結果を再び10進数に戻したものを返します。

否定演算子では、すべてのビットを反転させます。否定演算子が正負を表す符号も反転させます。ビット値で負数を表す場合「ビットを反転させて1を加えたものが、その絶対値になる」というルールがあります。例えば、「1010（10進数では10）」を反転させた「0101」に1を加えた「0110」（10進数では6）が絶対値となり、結果は-6となります。

ビットシフト演算子

ビットシフト演算も、10進数をまず2進数ととらえるのは同じです。その桁を左または右に指定の桁だけ移動します。左シフトした場合、シフトした分、右側の桁は0で埋められます。例えば、「1010（10進数では10）」が左シフトの結果「101000」となります。演算結果は、これを10進数に書き戻し40となります、

ビットフィールドによるフラグ管理

ビット演算子の用途としてビットフィールドがあります。ビットフィールドとは、複数のフラグ（オンオフ）をビットの並びとして表現する手法のことです。定数値として2の塁乗を割り当てることで表現します。

const SPRING = 1 << 0;   //0001
const SUMMER = 1 << 1;   //0010
const AUTUMN = 1 << 2;   //0100
const WINTER = 1 << 3;   //1000

ビットフィールドは、「|」演算子を用いることで1つにまとめられます。例えば「SPRING + WINTER」であれば「SPRING | WINTER」です。論理和をとって1001のような値が生成されます。

ビットフィールドは、オンオフを検査することもできます。例えば、$flagsにSUMMERが含まれるか検査する例です。

$flags = SPRING | WINTER;
var_dump( $flags & SUMMER );  //結果：int(0)(SUMMERは無効)

「＆」演算子を利用することでビットがオンでなければ、すべてのビットが0となります。

より複雑なパターンとして「SPRING／WINTERを含んでいるか」「SPRING／WINTERだけを含んでいるか」のような表現も可能です。

$flags = SPRING | AUTUMN | WINTER;
//最低でもSPRING／WINTERを含んでいるか（結果はtrue）
var_dump(($flags & (SPRING | WINTER)) === (SPRING | WINTER));
//SPRING／WINTERだけを含んでいるか（結果はfalse）
var_dump(($flags | (SPRING | WINTER)) === (SPRING | WINTER));