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位函数与运算符

TiDB 支持 MySQL 8.0 中所有的 位函数与运算符。

位函数与运算符：

名称描述
BIT_COUNT()返回表达式中被设置为 1 的位数
&按位与
~按位取反
|按位或
^按位异或
<<左移
>>右移

BIT_COUNT()

BIT_COUNT(expr) 函数返回 expr 中被设置为 1 的位数。

SELECT BIT_COUNT(b'00101001');
+------------------------+
| BIT_COUNT(b'00101001') |
+------------------------+
|                      3 |
+------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

Note

如果参数 expr 是二进制数，需要在数字前显式加上 b，如 b'00101001'。否则，该函数会将其视为字符串并返回不同的结果。例如，BIT_COUNT('00101001') 返回 7，因为它会将字符串 '00101001' 作为十进制数 101001 处理，并统计其二进制格式 11000100001010001 中 1 的个数。

下面的示例与前面的类似，但参数使用的是十六进制字面量而不是位字面量。CONV() 函数将 0x29 从十六进制（基数 16）转换为二进制（基数 2），显示其二进制等价为 00101001。

SELECT BIT_COUNT(0x29), CONV(0x29,16,2);
+-----------------+-----------------+
| BIT_COUNT(0x29) | CONV(0x29,16,2) |
+-----------------+-----------------+
|               3 | 101001          |
+-----------------+-----------------+
1 row in set (0.01 sec)

BIT_COUNT(expr) 函数的一个实际用途是将网络掩码转换为 CIDR 表示法。在下面的示例中，网络掩码 255.255.255.0 被转换为其 CIDR 表示 24。

SELECT BIT_COUNT(INET_ATON('255.255.255.0'));
+---------------------------------------+
| BIT_COUNT(INET_ATON('255.255.255.0')) |
+---------------------------------------+
|                                    24 |
+---------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

&（按位与）

& 运算符执行按位与操作。它比较两个数字对应位：如果对应位都为 1，则结果的该位为 1；否则为 0。

例如，1010 和 1100 进行按位与操作，结果为 1000，因为只有最左边的位在两个数字中都为 1。

  1010
& 1100
  ----
  1000

在 SQL 中，你可以如下使用 & 运算符：

SELECT CONV(b'1010' & b'1000',10,2);
+------------------------------+
| CONV(b'1010' & b'1000',10,2) |
+------------------------------+
| 1000                         |
+------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

你可以结合 & 运算符与 INET_NTOA() 和 INET_ATON() 函数，对 IP 地址和网络掩码进行按位与操作以获得网络地址。这对于判断多个 IP 地址是否属于同一网络非常有用。

在下面的两个示例中，IP 地址 192.168.1.1 和 192.168.1.2 在掩码 255.255.255.0 下都属于同一网络 192.168.1.0/24。

SELECT INET_NTOA(INET_ATON('192.168.1.1') & INET_ATON('255.255.255.0'));
+------------------------------------------------------------------+
| INET_NTOA(INET_ATON('192.168.1.1') & INET_ATON('255.255.255.0')) |
+------------------------------------------------------------------+
| 192.168.1.0                                                      |
+------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
SELECT INET_NTOA(INET_ATON('192.168.1.2') & INET_ATON('255.255.255.0'));
+------------------------------------------------------------------+
| INET_NTOA(INET_ATON('192.168.1.2') & INET_ATON('255.255.255.0')) |
+------------------------------------------------------------------+
| 192.168.1.0                                                      |
+------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

~（按位取反）

~ 运算符对给定值执行按位取反（或按位非）操作。它会将给定值的每一位取反：0 变为 1，1 变为 0。

在操作前，值会被扩展为 64 位。

以二进制数 1111000011110000 为例，扩展为 64 位并取反后如下所示：

原始（16 位）：                                                                 1111000011110000
扩展并取反（64 位）：    1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111

在 SQL 中，你可以如下使用 ~ 运算符：

SELECT CONV(~ b'1111000011110000',10,2);
+------------------------------------------------------------------+
| CONV(~ b'1111000011110000',10,2)                                 |
+------------------------------------------------------------------+
| 1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111 |
+------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

你可以再次对结果使用 ~ 运算符来还原取反操作：

SELECT CONV(~ b'1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111',10,2);
+----------------------------------------------------------------------------------+
| CONV(~ b'1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111',10,2) |
+----------------------------------------------------------------------------------+
| 1111000011110000                                                                 |
+----------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

|（按位或）

| 运算符执行按位或操作。它比较两个数字对应位：只要对应位中至少有一个为 1，结果的该位就为 1。

例如，1010 和 1100 进行按位或操作，结果为 1110，因为在前 3 位中，两个数字至少有一个对应位为 1。

  1010
| 1100
  ----
  1110

在 SQL 中，你可以如下使用 | 运算符：

SELECT CONV(b'1010' | b'1100',10,2);
+------------------------------+
| CONV(b'1010' | b'1100',10,2) |
+------------------------------+
| 1110                         |
+------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

^（按位异或）

^ 运算符执行按位异或（异或或“互斥或”）操作。它比较两个数字对应位：如果对应位不同，结果的该位为 1。

例如，1010 和 1100 进行按位异或操作，结果为 0110，因为这两个数字的第 2 位和第 3 位不同。

  1010
^ 1100
  ----
  0110

在 SQL 中，你可以如下使用 ^ 运算符：

SELECT CONV(b'1010' ^ b'1100',10,2);
+------------------------------+
| CONV(b'1010' ^ b'1100',10,2) |
+------------------------------+
| 110                          |
+------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

注意，结果显示为 110 而不是 0110，因为前导零被省略。

<<（左移）

<< 运算符执行左移操作，即将一个数字的位向左移动指定的位数，右侧空出的位用零填充。

例如，下面的语句使用 1<<n 将二进制值 1 向左移动 n 位：

WITH RECURSIVE cte(n) AS (
    SELECT 0 AS n
    UNION ALL
    SELECT 1+n FROM cte WHERE n<10
)
SELECT n,1<<n,LPAD(CONV(1<<n,10,2),11,0) FROM cte;
+------+------+----------------------------+
| n    | 1<<n | LPAD(CONV(1<<n,10,2),11,0) |
+------+------+----------------------------+
|    0 |    1 | 00000000001                |
|    1 |    2 | 00000000010                |
|    2 |    4 | 00000000100                |
|    3 |    8 | 00000001000                |
|    4 |   16 | 00000010000                |
|    5 |   32 | 00000100000                |
|    6 |   64 | 00001000000                |
|    7 |  128 | 00010000000                |
|    8 |  256 | 00100000000                |
|    9 |  512 | 01000000000                |
|   10 | 1024 | 10000000000                |
+------+------+----------------------------+
11 rows in set (0.00 sec)

>>（右移）

>> 运算符执行右移操作，即将一个数字的位向右移动指定的位数，左侧空出的位用零填充。

例如，下面的语句使用 1024>>n 将值 1024（二进制为 10000000000）向右移动 n 位：

WITH RECURSIVE cte(n) AS (
    SELECT 0 AS n
    UNION ALL
    SELECT n+1 FROM cte WHERE n<11
)
SELECT n,1024>>n,LPAD(CONV(1024>>n,10,2),11,0) FROM cte;
+------+---------+-------------------------------+
| n    | 1024>>n | LPAD(CONV(1024>>n,10,2),11,0) |
+------+---------+-------------------------------+
|    0 |    1024 | 10000000000                   |
|    1 |     512 | 01000000000                   |
|    2 |     256 | 00100000000                   |
|    3 |     128 | 00010000000                   |
|    4 |      64 | 00001000000                   |
|    5 |      32 | 00000100000                   |
|    6 |      16 | 00000010000                   |
|    7 |       8 | 00000001000                   |
|    8 |       4 | 00000000100                   |
|    9 |       2 | 00000000010                   |
|   10 |       1 | 00000000001                   |
|   11 |       0 | 00000000000                   |
+------+---------+-------------------------------+
12 rows in set (0.00 sec)

>> 运算符也可以用于从较大的数字中提取特定部分，例如从 TiDB TSO 时间戳中提取 UNIX 时间戳。

MySQL 兼容性

在处理位函数与运算符时，MySQL 8.0 与早期版本的 MySQL 存在一些差异。TiDB 旨在遵循 MySQL 8.0 的行为。

已知问题

在以下情况下，TiDB 的查询结果与 MySQL 5.7 相同，但与 MySQL 8.0 不同。

  • 使用二进制参数进行按位运算。更多信息参见 #30637。
  • BIT_COUNT() 函数的结果。更多信息参见 #44621。