Bitwise. Побитовые операторы. Применение
21 января 2016
В прошлой статье я рассказал о том, что такое системы счисления, побитовые операторы и какими они бывают. Статья получилась достаточно емкой, но не было главного – для чего, как и где это все можно использовать. Во второй части статьи я заполню этот пробел примерами использования. Даешь больше примеров! Примеры я постарался привести не академические, то есть, применимые в больших и не очень проектах.
Поехали!
Первый пример, самый простой и очевидный – распределение прав пользователей. Грубо говоря, есть несколько учетных групп пользователей с разными правами. Этими правами нужно как-то управлять. Например, какой-то пользователь может создавать и просматривать файлы, кто-то только смотреть, а кто-то может делать любые операции (RWD).
Удобнее всего создать перечисление (ENUM) с заданными значениями, которые лучше задать кратно двойке, кроме этого их лучше задавать по возрастающее, от меньшего к большему. Самая низкая привилегия – самое маленькое значение. В нашем случае это привилегия Read, значение 1.
enum Rights
{
Read = 1, //0b00001
Edit = 2, //0b00010
Create = 4, //0b00100
Delete = 8 //0b01000
}
Любое число кратное двум (включая единицу) в степени два добавляет старший бит, равный 1. Это видно на примере.
Теперь можно задавать права пользователям, например, используя групповую политику
int adminRights = Rights.Create | Rights.Delete | Rights.Edit | Rights.Read; //15 или 0b01111
int guestRights = Rights.Read; //1
int userRights = Rights.Create | Rights.Edit | Rights.Read;//5 или 0b00101
Проверять права можно с помощью оператора &
(guestRights & Rights.Create) > 0//false или гость не может ничего создавать
(userRights & Rights.Create) > 0//true, пользователи могут создавать
Второй пример. Преобразование чего-то длинного в байт-массив (byte[]). Такая необходимость возникает, если нужно передать какие-то данные по сети, например матрицу с большими числами. Хорошей практикой передачи таких данных является преобразование в байт-массив и последующая отправка, шаг за шагом. Для наглядности я упрощу задачу, ограничусь преобразованием целого числа int32 в массив.
Да, int32 – 32 бита минус один, который определяет знак числа. byte – 8 бит, без указания знака.
Пусть переменная будет равна 2147483647.
int i_32 = 0b0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111; //2147483647
Теперь представим значение переменной i_32 в виде массива байт
byte[] i32_array = new byte[4] {
(byte)(i32 >> 24),
(byte)(i32 >> 16),
(byte)(i32 >> 8),
(byte)i32
};
Готово. Серьезно. Супер серьезно!
Преобразование (byte)INT32_VALUE работает так – берутся младшие 8 бит из int. При каждом смещении мы получаем крайние 8 бит и преобразуем их в байт. Стильно, модно, молодежно. Для наглядности картинка
Третий пример. Шифрование. Для шифрования можно использовать побитовый оператор XOR или ^, это возможно, так как результат XOR обратим. Если, конечно, знать одно из чисел.
В примере я буду шифровать текстовую строчку в UTF-8 с определенным ключом, значение которого равно 255 или 0xFF или 0b11111111.
Да, пример на c#.
const byte XOR_KEY = 0xFF;
const string MESSAGE_BODY = "Hi! How are you? This text going to crypted!";
static void Main(string[] args)
{
var str_bin = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(Program.MESSAGE_BODY);
var crypted_str_bin = new byte[str_bin.Length];
for (var c = 0; c < str_bin.Length; c++)
crypted_str_bin[c] = (byte)(str_bin[c] ^ Program.XOR_KEY);
Console.WriteLine(string.Format("crypted message:\n{0}\n\n", System.Text.Encoding.UTF8.GetString(crypted_str_bin)));
for (var c = 0; c < str_bin.Length; c++)
crypted_str_bin[c] = (byte)(crypted_str_bin[c] ^ XOR_KEY);
Console.WriteLine(string.Format("decrypted message:\n{0}", System.Text.Encoding.UTF8.GetString(crypted_str_bin)));
}
Готово. На строке 17 в консоль будет выведена зашифрованная строка. Чтобы показать, что процесс обратим и строчку можно расшифровать - еще раз XOR. В итоге на 23 строке получается исходная строка без изменений.
Но! Для реализации действительно стойких алгоритмов шифрования стоит использовать НЕ только XOR.
Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
пока никто не оставлял комментариев