位函数与运算符

TiDB 支持所有在 MySQL 8.0 中可用的 bit functions and operators。

位函数与运算符：

名称	描述
`BIT_COUNT()`	返回在 `expr` 中设置为 1 的位的数量
`&`	位与（Bitwise AND）
`~`	位取反（Bitwise inversion）
`\|`	位或（Bitwise OR）
`^`	位异或（Bitwise XOR）
`<<`	左移（Left shift）
`>>`	右移（Right shift）

`BIT_COUNT()`

BIT_COUNT(expr) 函数返回 expr 中设置为 1 的位的数量。

SELECT BIT_COUNT(b'00101001');

+------------------------+
| BIT_COUNT(b'00101001') |
+------------------------+
|                      3 |
+------------------------+
1 行结果，耗时 0.00 秒

注意

如果参数 expr 是二进制数，你需要在数字前显式指定 b，例如 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' 转换为十进制数 101001，并统计其二进制格式 11000100001010001 中的 1 位数。

以下示例与前一个类似，但使用十六进制字面量代替位字面量作为参数。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 行结果，耗时 0.01 秒

BIT_COUNT(expr) 函数的一个实际应用是将子网掩码转换为 CIDR 表示法。在以下示例中，子网掩码 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 行结果，耗时 0.00 秒

`&` (位与)

& 运算符执行位与操作。它比较两个数字的对应位：如果两个对应位都是 1，则结果的对应位为 1；否则为 0。

例如，1010 和 1100 进行位与操作后返回 1000，因为只有最左边的位在两个数字中都为 1。

在 SQL 中，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 行结果，耗时 0.00 秒

你可以结合 INET_NTOA() 和 INET_ATON() 函数，将 IP 地址与网络掩码进行位与操作，以获取网络地址。这在判断多个 IP 是否属于同一网络时非常有用。

在以下两个示例中，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 行结果，耗时 0.00 秒

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 行结果，耗时 0.00 秒

`~` (位取反)

~ 运算符对给定值执行位取反（或位非）操作。它反转每一位：0 变为 1，1 变为 0。

在操作前，值会被扩展到 64 位。

以二进制数 1111000011110000 为例。当扩展到 64 位并取反后，表现如下：

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

在 SQL 中，可以如下使用 ~ 运算符：

SELECT CONV(~ b'1111000011110000',10,2);
+------------------------------------------------------------------+
| CONV(~ b'1111000011110000',10,2)                                 |
+------------------------------------------------------------------+
| 1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111 |
+------------------------------------------------------------------+
1 行结果，耗时 0.00 秒

你也可以通过再次应用 ~ 运算符，将取反的结果还原：

SELECT CONV(~ b'1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111',10,2);

+----------------------------------------------------------------------------------+
| CONV(~ b'1111111111111111111111111111111111111111111111110000111100001111',10,2) |
+----------------------------------------------------------------------------------+
| 1111000011110000                                                                 |
+----------------------------------------------------------------------------------+
1 行结果，耗时 0.00 秒

`|` (位或)

| 运算符执行位或操作。它比较两个数字的对应位：如果至少有一位为 1，则结果的对应位为 1。

例如，1010 和 1100 进行位或后返回 1110，因为前面三位中至少有一位为 1。

在 SQL 中，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 行结果，耗时 0.00 秒

`^` (位异或)

^ 运算符执行位异或操作。它比较两个数字的对应位：如果对应位不同，则结果的对应位为 1。

例如，1010 和 1100 进行位异或后返回 0110，因为第二和第三位不同。

在 SQL 中，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 行结果，耗时 0.00 秒

注意，结果显示为 110 而非 0110，因为前导零被省略。

`<<` (左移)

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

例如，以下语句使用 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 行结果，耗时 0.00 秒

`>>` (右移)

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

例如，以下语句使用 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 行结果，耗时 0.00 秒

>> 运算符也可以用来提取较大数字的特定部分，例如从 TiDB TSO 时间戳中提取 UNIX 时间戳。

MySQL 兼容性

MySQL 8.0 与早期版本在处理位函数和运算符方面存在一些差异。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位运算。更多信息请参见 #30637。
BIT_COUNT() 函数的结果。更多信息请参见 #44621。

位函数与运算符

BIT_COUNT()

& (位与)

~ (位取反)

| (位或)

^ (位异或)

<< (左移)

>> (右移)