理解PHP中的&（和号，位与）运算符

Question

我在我的代码中经常使用($var & 1)，如果$var是奇数则返回true，如果是偶数则返回false。

但是"&"到底是什么意思呢？

- RyOnLife

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如果您能在 Stack Overflow 上找到任何编程问题的答案，那不是很好吗？这只有在“简单”的问题和“难题”问题都被问到的情况下才可能发生。基于这一点，我认为这是一个有效的问题。 - da5id

不要低估那些成功的程序员中不懂位运算的人数。这是一个合理的问题，全面的了解有助于解释电路、加密和哈希等底层工作原理。 - thomasrutter

一个人如果不知道在线手册在哪里，就无法编写 PHP 代码。而“运算符”这一节显然是必须掌握的。 - dkretz

虽然手册中可能有提到，但我当时找不到，现在依然找不到。在向 Stack Overflow 提问之前，我会尽量认真地去做功课。如果你认为问题没有必要，为什么要给我难堪？回答、投反对票或者直接跳过即可。 - ryonlife

我在这里获得的答案质量（包括对二进制的详细解释）比我在谷歌、PHP文档和SO上自己研究15分钟所能找到的要好得多。这正是这个社区成为如此宝贵的资源的原因。 - ryonlife

Answer 1

& 是二进制的 and 运算符。如果您有一个二进制值，并且使用另一个二进制值进行 and 运算，则结果将是两个值的按位 and 运算结果。例如：

  01101010
& 01011001
= 01001000

最右边的二进制位是1时（这种情况下该数字为奇数），或者它是0时（此时该数字为偶数）。如果您将一个数字与1 & 运算，则只查看最低有效位，然后检查该数字是否为1或0。正如其他人所提到的，查看按位运算符以获取有关它们工作方式的信息。

- Marius

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你能给出一些有用的例子，说明它实际上可以用来做什么吗？因为奇数或偶数也可以使用模运算完成，对吧。而这种方式更容易理解和阅读，比如 $is_even = $x % 2 === 0; $is_odd = !$is_even;。 - Toskan

Answer 2

二进制系统中的两个基本运算是 OR 和 AND。

OR 意味着“如果 A 或 B 任意一个为 1（表示开），则输出 1”。一个现实世界的例子是平行接通的两个电灯开关。只要其中任何一个开关打开，电流就可以通过。

AND 意味着“如果 A 和 B 都为 1，则输出 1”。实际世界中的例子是串接的两个电灯开关。只有当两个开关都打开时，电流才能通过。

在计算机中，这些不是物理开关，而是半导体，它们的功能被称为 逻辑门。它们执行与开关相同类型的操作 - 响应电流或无电流。

当应用于整数时，每个数字中的每个位都会与另一个数字中的每个位相结合。因此，要理解按位运算符 OR 和 AND，您需要将数字转换为二进制，然后对每对匹配的位执行 OR 或 AND 运算。

这就是为什么：

00011011 (odd number)
AND
00000001 (& 1)
== 
00000001 (results in 1)

尽管

00011010 (even number)
AND
00000001 (& 1)
==
00000000 (results in 0)

因此，(& 1) 操作使用AND逻辑将最右边的位与1进行比较。其他所有位都被忽略，因为任何东西与无所谓是无关紧要的。在二进制中，偶数也是十进制中的偶数（10是2的倍数）。

其他基本的二进制操作包括NOT和XOR。NOT表示“如果A关闭”，它是仅采用一个信号或“参数”的逻辑门的形式。XOR表示“如果A或B打开，但不是两者都打开”。然后还有NAND、NOR和NXOR，它们基本上只是NOT与AND、OR和XOR结合而成的，例如，NAND表示“如果A和B都不打开”。

在编程中，该操作符

& means AND,
| means OR, 
~ means NOT, and
^ means XOR.

其他的可以通过组合这些来完成，例如：

~ (a & b) is equivalent to a NAND operation

PHP特别提示

按位运算符不适用于浮点数，在PHP中，浮点数将隐式转换为整数。表示为整数的范围之外的数字将截断为零 - 也就是说，所有大于PHP_INT_MAX的数字在表达式 ($num & 1) 中看起来都是“偶数”。如果您想支持PHP_INT_MIN / PHP_INT_MAX之外的数字，则需要使用fmod($num, 2)。但是，如果您使用的是64位PHP，则整数的精度比浮点数更高。

- thomasrutter

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我认为这比被接受的答案更好地解释了该问题，因为它实际上解释了位运算在幕后的操作，这对于理解和使用它们是关键的。 - Byson

Answer 3

这对于了解PHP和按位运算也很有趣：

/**
 * Regular
 */
echo (true && true); // 1
echo (true && false); // nothing

echo (true || false); // 1
echo (false || false); // nothing

echo (true xor false); // 1
echo (false xor false); // nothing

/**
 * Bitwise
 */
echo (true & true); // 1
echo (true & false); // 0

echo (true | false); // 1
echo (false | false); // 0

echo (true ^ false); // 1
echo (false ^ false); // 0

- Ólafur Waage

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在我看来，这个答案并没有很好地解释&&和&之间的区别。&&将两个参数都转换为布尔值，并且像比较单个位一样。&以按位方式进行比较：一个参数中的每个位都与另一个参数中的每个位进行比较。 - thomasrutter

“regular”被称为逻辑“与/或”。 - Ryan Kearney

同样需要注意的是，位运算符（如&和|）是用于整数的。本答案中的示例之所以有效，是因为“true”转换为“1”，而“false”转换为“0”。如果您使用echo ("cheese" & 4)，它将输出零，而echo ("cheese" && 4)将输出true。 - thomasrutter

Answer 4

我知道你的问题是关于理解位运算符的，已经有一个很好的答案解释了它。但是针对你给出的例子，我不能不推荐你使用取模运算符：

($var % 2) /* instead of */ ($var & 1)

因为这样可以清晰地表明你正在检查数字是否是奇数（不可被2整除），而且它更加通用，所以你可以像使用($var % 3)一样使用它，并推导出它适用于任何N的工作原理。

- Pat

Answer 5

除了其他答案之外，值得注意的是

if(func1() && func2())

仅在func1()返回true时调用func2()（"惰性求值"），而

if(func1() & func2())

无论如何都会调用这两个函数，但是前提是它们返回布尔值时的真值表将相同。

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thomasrutter指出（在下面的评论中）实践中可能不应该做后者。(A & B)与(A && B)在真值上可能并不相同，尤其当A和B是整数时。例如，如果A=1且B=2（都为真），则A&B将为假，而A&&B为真。此外，另一个开发人员可能会认为这是笔误并“更正”为两个和号。

- mpen

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虽然这个方法“大多数情况下”有效，但它并不总是有效，例如当函数返回数字时。假设func1（）返回1，而func2（）返回4。 func1（）&& func2（）将评估为“true”，而func1（）& func2（）将评估为“0”。即使在它有效的情况下，我也不会称它为良好的编码实践，因为它依赖于评估顺序和类型转换的副作用，使代码更难以阅读和理解其目的。任何审查代码的人都可能认为这是一个拼写错误。 - thomasrutter