这些位掩码实际上是如何工作的？答案

【问题标题】：How do those bitmasks actually work?这些位掩码实际上是如何工作的？
【发布时间】：2010-03-31 17:31:57
【问题描述】：

例如，来自 NSCalendar 的这个方法需要一个位掩码：

- (NSDate *)dateByAddingComponents:(NSDateComponents *)comps toDate:(NSDate *)date options:(NSUInteger)opts

所以选项可以是：

NSUInteger options = kCFCalendarUnitYear;

或喜欢：

NSUInteger options = kCFCalendarUnitYear | kCFCalendarUnitMonth | kCFCalendarUnitDay;

我不明白的是，这实际上是如何完成的？我的意思是：他们如何提取那些合并到options 中的值？如果我想编写这样的程序，可以使用位掩码，那会是什么样子？

【问题讨论】：

当这些信息在许多语言中是真实的（甚至语法相同）时，像 iPhone 和 Objective-C 这样的标签真的有帮助吗？

标签： iphone objective-c cocoa cocoa-touch

【解决方案1】：

位掩码真的很基础。你可以这样想（C#，直到有人可以转换）：

public enum CalendarUnits
{
    kCFCalendarUnitDay = 1, // 001 in binary
    kCFCalendarUnitMonth = 2, // 010 in binary
    kCFCalendarUnitYear = 4, // 100 in binary
}

然后您可以使用位运算符来组合值：

// The following code will do the following
// 001 or 100 = 101
// So the value of options should be 5
NSUInteger options = kCFCalendarUnitDay | kCFCalendarUnitYear;

这种技术也经常用于安全例程中：

public enum Priveledges
{
    User = 1,
    SuperUser = 2,
    Admin = 4
}

// SuperUsers and Admins can Modify
// So this is set to 6 (110 binary)
public int modifySecurityLevel = SuperUser | Admin;

然后检查安全级别，可以使用按位，看看你是否有足够的权限：

public int userLevel = 1;
public int adminLevel = 4;

// 001 and 110 = 000 so this user doesn't have security
if(modifySecurityLevel & userLevel == userLevel)

// but 100 and 110 = 100 so this user does
if(modifySecurityLevel & adminLevel == adminLevel)
    // Allow the action

【讨论】：

请注意，由于运算符优先级，if(modifySecurityLevel & userLevel == userLevel) 必须是 if((modifySecurityLevel & userLevel) == userLevel) 否则表达式将始终计算为真。
你也可以像这样进行位移：= 1

【解决方案2】：

要做到这一点，您需要对您正在测试的掩码值进行按位与运算，然后查看与运算的结果是否等于掩码本身：

if ((options & kCFCalendarUnitYear) == kCFCalendarUnitYear) {
   // do whatever
}

【讨论】：

== kCFCalendarUnitYear 似乎没有必要
事实上if (options & kCFCalendarUnitYear) 应该足够了，因为任何非零值都意味着该位已设置。
OTOH，如果您想将此表达式的结果分配给 BOOL (signed char) 变量，您应该包含 == 表达式，因为会将表达式结果的范围缩小到 0 或 1。位掩码本身可能不适合，尤其是在枚举中有超过 8 个掩码常量时。

【解决方案3】：

位掩码之所以有效，是因为在二进制中，2 的每个幂（即 2⁰=1, 2¹=2, 2¹= 4) 在位序列中占据一个位置。例如：

decimal | binary 
1       | 0001
2       | 0010
4       | 0100
8       | 1000

当您 or（类似 C 语言中的运算符 |）将两个数字 a 和 b 一起放入 c 时，您是在说“取 a 中的位， b，或两者兼而有之，并将它们放入 c。”由于 2 的幂表示二进制字符串中的单个位置，因此没有重叠，您可以确定设置了哪些位置。例如，如果我们or 2 和 4

0010 | 0100 = 0110

注意它基本上是如何将两者结合起来的。另一方面，如果我们or 5 和 3：

decimal | binary 
5       | 0101
3       | 0011

0101 | 0011 = 0111

请注意，我们无法知道哪些位来自哪里，因为每个位的二进制表示之间存在重叠。

再举一个例子，这一点变得更加明显。让我们取数字 1、2 和 4（所有 2 的幂）

0001 | 0010 | 0100 = 0111

这与5 | 3 的结果相同！但由于原始数字是 2 的幂，我们可以唯一地分辨出每个位的来源。

【讨论】：

很好的例子，但我不明白你的最后一句话。我们如何判断 0111 是来自 0001|0010|0100 还是 0101|0011？
重点是我们知道先验标志只是2的幂。换句话说，我们知道它是 0001|0010|0100| 而不是 0101|0011，因为后者根本不是一个选项，因为它不只包含 2 的幂。

【解决方案4】：

关键是要记住，你合并到“选项”中的每一个值实际上只是一个数字。我不确定您对二进制有多熟悉，但您可以将其视为十进制，只需将数字相加而不是对它们进行 ORing。

假设 A=10、B=100 和 C=1000

如果您想设置 options = A+B，那么 options 将等于 110。然后您调用的方法将查看 A 的“十”位、B 的“百”位和“千”位对于 C。在这个例子中，有一个 1 是百位和十位，因此该方法会知道选项中设置了 A 和 B。

这有点不同，因为计算机使用二进制而不是十进制，但我认为这个想法非常相似，有时在熟悉的编号系统中考虑它会更容易。

【讨论】：

这个想法不仅相似，而且完全相同。只有基数不同：2 与 10。任何熟悉 UNIX/Linux 命令行的人也曾在 base-8（八进制）中完成此操作，因为这就是 chmod 命令的数字权限掩码的工作方式。

【解决方案5】：

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, MyOption)
{
   OptionNone = 0,
   OptionOne = 1 << 0,
   OptionTwo = 1 << 1,
   OptionThree = 1 << 2
};

if (givenValue & OptionOne) {
   // bit one is selected
}

if (givenValue & OptionTwo) {
   // bit two is selected
}

http://en.wikipedia.org/wiki/Mask_(computing)

【讨论】：

【解决方案6】：

我发现 Calculator.app 有助于可视化位掩码。（只需选择 View > Programmer，然后单击按钮显示二进制文件）。（您可以单击二进制表中的任何 0 或 1 来打开或关闭这些位；或者，输入十进制或十六进制的数字（使用 8 | 10 | 16 NSSegmentedControl 在不同的表示之间切换）。

【讨论】：