位掩码(BitMask)的介绍与使用

1、前言

位运算在咱们实际开发中用得不多，主要缘由仍是它对于咱们而言很差读、很差懂、也很差计算，若是不常常实践，很容易就生疏了。但实际上，位运算是一种很好的运算思想，它的优势天然是计算快，代码更少。

2、基本知识介绍

• 二进制：
  二进制是由1和0两个数字组成的，它能够表示两种状态，即开和关。全部输入电脑的任何信息最终都要转化为二进制。目前通用的是ASCII码。最基本的单位为bit。
• 位运算：
  程序中的全部数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算说穿了，就是直接对整数在内存中的二进制位进行操做。好比，and运算原本是一个逻辑运算符，但整数与整数之间也能够进行and运算。举个例子，6的二进制是110，11的二进制是1011，那么6 and 11的结果就是2，它是二进制对应位进行逻辑运算的结果（0表示False，1表示True，空位都当0处理）。

3、问题引用

• 老鼠试毒
  有1000瓶水，其中有一瓶有毒，小白鼠只要尝一点带毒的水24小时后就会死亡，问至少要多少只小白鼠才能在24小时内鉴别出哪瓶水有毒？

 

老鼠试毒.png

这里，位掩码的使用就能够巧妙的解决此问题。

咱们先将问题简化一下：假设只有8瓶水，其中1瓶有毒。

 

8杯水分别编号.png

将该矩阵转置，得：

 

水杯矩阵转置.png

依上述场景，取4只容器，转置后的矩阵数列配组合溶液：
取数位上为1的水，放入相应的容器，即：
第一杯：只包含8号水
第二杯：包含四、五、六、7号水
第三杯：包含二、三、六、7号水
第四杯：包含一、三、五、7号水

取4只老鼠，编号一、二、三、4，分别喝下第一杯...第四杯水，
4只老鼠的生死状态依次记为 w x y z，（w,x,y,z = {0,1}）
死亡记做1，非死亡记做0
将二进制数列wxyz转为十进制，则获得有毒水的号码。
假设6号水有毒，那么往回推算，不难看出，第二、3只老鼠会死亡，
获得的wxyz的数列就是0110，转十进制后就是6。

将1000瓶依次编号：1，2，3，4，...，1000； 且都记做二进制；
那咱们要用多少位来表示呢？
总数是1000，2^9=512， 2^10=1024，因而至少要10位才够表示，
也就是：0000000001，0000000010，0000000011，...，1111101000；
道理同上。

4、结合实际问题

咱们已经见识了二进制的厉害之处了，接下来咱们结合代码来看看，在iOS开发中的应用（其实在任何开发中都同样）

• 在实际开发中，咱们经常遇到权限的判断的问题，好比说，不一样的用户对系统有不一样的操做权限，有的用户可能有多种权限，咱们最常规的办法就是每个权限定义一个BOOL值。
  假设，某系统有4种权限，那么，就有了：

@interface BM_User : NSObject
@property (nonatomic, assign) BOOL permission1;
@property (nonatomic, assign) BOOL permission2;
@property (nonatomic, assign) BOOL permission3;
@property (nonatomic, assign) BOOL permission4;
@end

那用户A同时拥有permission一、permission二、permission4怎么表示呢？

    BM_User *userA = [[BM_User alloc] init];
    userA.permission1 = YES;
    userA.permission2 = YES;
    userA.permission4 = YES;

这样的操做你们见多了吧？那咱们来看看另外一种写法：

@interface BM_User : NSObject
@property (nonatomic, assign) OptionPermission permission;
@end

有人就要问了，OptionPermission是什么鬼？来，继续。。。

/**
 权限枚举

 - 1: permission1，二进制第1位，0表示否，1表示是
 - 2: permission2，二进制第2位，0表示否，1表示是
 - 4: permission3，二进制第3位，0表示否，1表示是
 - 8: permission4，二进制第4位，0表示否，1表示是
 */
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, OptionPermission) {
    permission1 = 1 << 0,//0001,1
    permission2 = 1 << 1,//0010,2
    permission3 = 1 << 2,//0100,4
    permission4 = 1 << 3,//1000,8
};

那用户A同时拥有permission一、permission二、permission4怎么表示呢？

    BM_User *userA = [[BM_User alloc] init];
    userA.permission = permission1 | permission2 | permission4;

是否是神清气爽？

如今咱们就具体化4种权限，并给出基础位掩码的表达及运算：

#ifndef BM_Head_h
#define BM_Head_h
/**
 权限枚举
 - 1: 是否容许查询，二进制第1位，0表示否，1表示是
 - 2: 是否容许新增，二进制第2位，0表示否，1表示是
 - 4: 是否容许修改，二进制第3位，0表示否，1表示是
 - 8: 是否容许删除，二进制第4位，0表示否，1表示是
 */
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, OptionPermission) {
    ALLOW_SELECT = 1 << 0,//0001,1
    ALLOW_INSERT = 1 << 1,//0010,2
    ALLOW_UPDATE = 1 << 2,//0100,4
    ALLOW_DELETE = 1 << 3,//1000,8
};
#endif /* BM_Head_h */
#import "BM_Permission.h"
#import "BM_Head.h"
@interface BM_Permission ()
/** 存储目前的权限状态 */
@property (nonatomic, assign) OptionPermission flag;
@end
@implementation BM_Permission
/** 从新设置权限 */
- (void)setPermission:(OptionPermission)permission {
    self.flag = permission;
}
/** 添加一项或多项权限 */
- (void)enable:(OptionPermission)permission {
    self.flag |= permission;
}
/** 删除一项或多项权限 */
- (void)disable:(OptionPermission)permission {
    self.flag &= ~permission;
}
/** 是否拥某些权限 */
- (BOOL)siAllow:(OptionPermission)permission {
    return (self.flag & permission) == permission;
}
/** 是否禁用了某些权限 */
- (BOOL)isNotAllow:(OptionPermission)permission {
    return (self.flag & permission) == 0;
}
/** 是否仅仅拥有某些权限 */
- (BOOL)isOnlyAllow:(OptionPermission)permission {
    return self.flag == permission;
}

5、写在最后

• 你们还能够自行搜索一下NS_OPTIONS与NS_ENUM的区别，他们都是用来定义枚举的，但其用法是有很大不一样。
• 博主我最近一直在考虑优化代码，正在开发的项目中就有不少权限判断的问题，我也在寻找各类各样更好的写法。
• 也但愿你们重视代码的表达，所以更加优化本身的代码。

做者：Leewins连接：https://www.jianshu.com/p/4e73512c03b8