Funcionamiento de los operadores bit a bit en PHP

Un bit (Binary digIT) es la unidad básica de información almacenada en un sistema informático que existe en dos posibles estados, representados como ON y OFF. El 1 representa ON y el 0 representa OFF. Estos valores, 0 y 1, se llaman digitos binarios y están especificados en un sistema numérico específico, el sistema binario, cuya base es 2.

Indice de contenido

1. ¿Qué es un byte?

Un byte es una secuencia de bits. Un byte son 8 bits. El máximo valor que puede tomar es 255, cuando todos los bits están activos => 11111111:

Podemos representar un valor cualquiera, por ejemplo, el 54:

Esto es: 2⁵ + 2⁴ + 2² + 2¹ = 32 + 16 + 4 + 2 = 54.

Los operadores bit a bit actúan sobre integers.

2. Operador bit a bit AND

<?php
$x = 10;
$y = 34;
echo $x & $y; // El valor es: 2

El operador AND toma el valor de los bits que $x e $y tienen en común:

El único bit que comparten estas variables está en segunda posición, y su valor es 2.

Pongamos un ejemplo en el que comparten más de 1 bit:

<?php
$x = 95;
$y = 203;
echo $x & $y; // El valor será: 75

En este caso coinciden 4 bits. El valor que tomará será la suma de los bits que comparten, esto es 64 + 8 + 2 + 1 = 75.

3. Operador bit a bit OR

<?php
$x = 7;
$y = 14;
echo $x | $y; // El valor será: 15

El valor que tomará esta vez será la sumar de los bits de cualquiera de los dos, coincidan o no, esto es 8 + 4 + 2 + 1 = 15.

4. Operador bit a bit XOR

El operador Xor realiza una comparación bit a bit entre dos expresiones numéricas y establece el correspondiente bit en el resultado. Cuando sólo una expresión es true el resultado es true.

Ejemplo:

<?php
$x = 14;
$y = 8;
echo $x ^ $y; // El valor será: 10

En este caso se excluye el único bit que coincide, y el valor será la suma de los demás bits que están en $x o $y, esto es: 8 + 2 = 10.

5. Operador bit a bit NOT

El operador NOT (~) devuelve true cuando el bit de una expresión no está establecido en otra expresión.

Ejemplo de NOT usando AND después:

<?php
$x = 14;
$y = 11;
echo $x & ~ $y; // El valor será: 4

En este caso la expresión devolverá el los bits que estén en $x pero no en $y, esto es 4.

Ejemplo de NOT usando AND antes:

Utilizando este mismo ejemplo anterior, pero cambiando el lugar del NOT:

<?php
$x = 14;
$y = 11;
echo ~ $x & $y; // El valor será : 1

El valor será sólo 1, ya que es el único bit que aparece en $y pero no en $x.

6. Operadores bit a bit de desplazamiento

Si a y b son dos números, el desplazamiento de bits (bit shifting) desplaza a bits un número b de posiciones. Cada posición es multiplicar por dos si es desplazamiento a la izquierda (bit shift left). Si es desplazamiento a la derecha es (bit shift right), cada posición se refiere a dividir por dos.

Desplazamientos a la izquierda

<?php
$x = 4;
$y = 2;
echo $x << $y; // El valor será: 16

En este ejemplo, un valor de $x de 8 se tiene que mover un número $y de posiciones, en este caso dos, lo que resulta en multiplicar 2 veces por 2, resultando 16.

Desplazamientos a la izquierda avanzados

<?php
$x = 24;
$y = 2;
echo $x << $y; // El valor será: 96

En este caso el valor de $x es 24, que será multiplicado por 2 un número $y de veces, en este caso dos, resultará un valor de 96: 24 x 2 x 2 = 96.

Desplazamientos a la derecha

<?php
$x = 16;
$y = 2;
echo $x >> $y; // El valor será: 4

El valor de $x es 16, desplazamos a la derecha un número $y de veces, dividiendo dos veces para 2, resultando así un valor de 4.

Desplazamientos a la derecha avanzados

<?php
$x = 48;
$y = 2;
echo $x >> $y; // El valor será 12

El valor de $x es 48, desplazamos a la derecha un número $y de veces, dividiendo dos veces para 2, resultando así un valor de 12.

*Cuando se hacen desplazamientos a la derecha un número $y de veces que excede del límite del primer bit, el resultado será 0.