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Bit-Operatoren: Seite 1

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Bitweise Operatoren wandeln Fließkommazahlen intern in 32-Bit-Ganzzahlen um. Welche Rechenoperation jeweils ausgeführt wird, hängt vom verwendeten Operator ab. In jedem Falle werden bei der Berechnung des Ergebniswerts jedoch die einzelnen Binärziffern (Bits) der 32-Bit-Ganzzahl unabhängig voneinander ausgewertet. Glücklicherweise werden Sie diese doch recht komplizierten Operatoren relativ selten bis gar nicht benötigen.

Ich will Ihnen jedoch die Vorzüge der Bitwise-Operatoren nicht vorenthalten. Die Bitwise-Operatoren werden von den meisten PHP-Entwicklern, wie bereits erwähnt, ignoriert, da sie es nicht gewohnt sind, binär zu arbeiten. Das Zahlensystem, welches nur zwei Werte kennt, nämlich 0 oder 1, ist einer Vielzahl von Entwicklern suspekt. Ich empfehle Ihnen jedoch, den Bitwise-Operatoren eine Chance zu geben.

Fallbeispiel – Rechner-Tuning

Stellen Sie sich vor, Sie betreiben einen Shop. In diesem bieten Sie das Tunen von Rechnern an (Aufrüstung).

Folgende Komponenten können nachgerüstet werden:
  • Zweite Festplatte
  • Netzwerkkarte
  • DVD-Brenner
  • TV-Karte

Nun könnten Sie zur Verwaltung dieser Komponenten pro Kunde Variablen verwenden, welche die Wünsche des Kunden berücksichtigen.

$extraHD = true;
$netzkarte = true;
$brenner = true;
$tvkarte = true;

Einen Nachteil besitzt dieser Ansatz: Wir benötigen für jede Komponente eine separate Variable, welche jeweils den booleschen Wert
  • true (installieren)
  • false (nicht installieren)

speichert.

Dies bedeutet natürlich auch, dass jede Variable Speicherplatz in Anspruch nimmt. Genau hierfür eignet sich hervorragend der Einsatz von Bitwise-Operatoren.

Diese ermöglichen die Verwaltung von Daten auf binärer Ebene und lassen sich hervorragend kombinieren, sodass Sie nicht mehr vier Variablen benötigen, sondern lediglich eine – Sie haben richtig gelesen, eine!
Hinweis: Dies schont den Speicher und ist vor allem um einiges schneller in der Verarbeitung, da Sie auf der untersten Ebene mit Ihrem Computer kommunizieren, sozusagen Maschinencode schreiben, denn die binäre Ebene kennt nur 0/1.


Bit-Programmierung in die Praxis umsetzen

Sie sollten sich zuerst im Klaren darüber sein, wie Ihr Computer Prozesse verarbeitet. In PHP gibt es die Möglichkeit, über die Bitwise-Operatoren diese Ebene zu ereichen und zu nutzen.

Ein binärer Zahlenwert wird in Zahlensequenzen von Nullen und Einsen gespeichert. Die Basis in diesem binären Zahlensystem liegt bei 2. Um dieses Zahlensystem an unser Dezimalzahlensystem (mit Basis 10) anzupassen, müssen Sie die Beziehung zwischen beiden Systemen kennen. Hier einige binäre Zahlensequenzen, welche in Dezimalsequenzen umgewandelt werden, auf der linken Seite binär und auf der rechten dezimal (inkl. Umrechnung):

1 Bit 1 // 1: (1 x 1) = 1
2 Bit 10 // 2: (1 x 2) + (0 x 1) = 2
2 Bit 11 // 3: (1 x 2) + (1 x 1) = 3
3 Bit 100 // 4: (1 x 4) + (0 x 2) + (0 x 1) = 4
4 Bit 1000 // 8: (1 x 8) + (0 x 4) + (0 x 2) + (0 x 1) = 8
4 Bit 1001 // 9: (1 x 8) + (0 x 4) + (0 x 2) + (1 x 1) = 9
4 Bit 1100 // 12: (1 x 8) + (1 x 4) + (0 x 2) + (0 x 1) = 12
4 Bit 1111 // 15: (1 x 8) + (1 x 4) + (1 x 2) + (1 x 1) = 15
6 Bit 111111 // 63: (1 x 32) + (1 x 16) + (1 x 8) + (1 x 4) + (1 x 2) + (1 x 1) = 63

Wie Sie sehen, ist die Beziehung recht einfach, wenn man sich einmal die Umrechnung vor Augen hält. Immer wenn der binären Zahlensequenz eine weitere Ziffer hinzugefügt wird, wird sie die nächste Bit-Stufe erreichen und die Potenz wächst um das Doppelte.

Wenn Sie sich nun auf unser aktuelles Problem beziehen, haben wir es mit einer 4-Bit-Stufe zu tun. Da jede Variable durch ein Bit repräsentiert werden kann, würde sich diese Stufe hervorragend eignen.



Logische Operatoren
 




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