位运算和权限管理系统

在Linux文件系统中，用户对文件或目录有：读、写、执行三种权限，分别使用数字：4、2、1三个数字。三者之间可任意组合，如：用户拥有所有权限，则用数字7表示（4+2+1=7）;用户拥有读、写权限则用数字6表示（4+2=6）。可以看出，基于数字加减的权限设置在使用中非常便利。其对权限的控制，本质上是基于位运算实现的。掌握位运算，不仅可以更加深入的理解Linux权限控制，更可以在自己项目中实现简单高效的、基于位运算的权限管理系统。

1.Linux基于位运算的权限控制

2.或运算实现权限的添加

3.与运算实现权限的判断

4.非运算实现权限的减少

5.位移与权限码

1. Linux基于位运算的权限控制

Linux权限控制是基于位运算实现的。
在Linux权限系统中，读、写、执行权限分别对应三个状态位：

读   写   执行      二进制     十进制
0    0    1   ==>   001  ==>  1
0    1    0   ==>   010  ==>  2
1    0    0   ==>   100  ==>  4
0    1    1   ==>   011  ==>  3
1    0    1   ==>   101  ==>  5
1    1    0   ==>   110  ==>  6
1    1    1   ==>   111  ==>  7

如上所示，“执行”权限使用二进制为001，即：十进制1。“写入”权限使用二进制为010，即：十进制2。“读取”权限使用二进制为100，即：十进制4。

2. 或运算实现权限的添加

增加权限使用或（|）运算实现。

如，为用户增加“读取”、“写入”两种权限

读   写   执行      二进制     十进制
0    1    0   ==>   010  ==>  2
1    0    0   ==>   100  ==>  4
1    1    0   ==>   110  ==>  6  // 或（|）运算结果

“读写”两种权限，权限码为6（110），其由权限码2（010）和4（100）进行或（|）运算后实现，即：6 = 2|4，也可以由6=2+4计算得出。

3. 与运算实现权限的判断

在需要进行用户权限判断时，可以使用与（&）运算判断用户是否据有某项权限。

如，判断权限码为6用户是否有读取权限：

读   写   执行      二进制     十进制
1    1    0   ==>   110  ==>  6
1    0    0   ==>   100  ==>  4
1    0    0   ==>   100  ==>  4  // 与（&）运算结果

权限码6（110）和4（100）的与运算结果为4，即：4=6&4。

判断权限码为6用户是否有执行权限：

读   写   执行      二进制      十进制
1    1    0   ==>   110   ==>  6
0    0    1   ==>   001   ==>  1
0    0    0   ==>   000   ==>  0  // 与（&）运算结果

权限码6（110）和1（001）的与运算结果为0，即：0=6&1。

根据与运算的计算规律，当运算结果为所要判断权限本身值时，我们可以认为用户具有这个权限。而当运算结果为 0 时，我们可以认为用户不具有这个权限。

4. 非运算实现权限的减少

位运算同样可以实现用户权限的减少，减少用户权限使用非（^）运算。

如，将权限码为7用户，移除执行权限：

读   写   执行      二进制      十进制
1    1    1   ==>   111   ==>  7
0    0    1   ==>   001   ==>  1
1    1    0   ==>   110   ==>  6  // 非（^）运算结果

权限码7（111）和1（001）的非运算结果为6，即：6=7^1，也可以由6=7-1计算得出。

5. 位移与权限码

从上面的介绍可以看出，在权限管理系统中每操作的权限码都是唯一的。而基于位运算的权限管理系统，要求每个权限码的二进制数形式，都只能有一位值为1。

所使用的权限码，可以将前一个权限码左位移一位得到下一个权限码，即：

权限码1（001），即：2的0次方为1
2=1<<1，即：将001左移1位为010，也即：由2的0次方 变为 2的1次方
4=2<<1，即：将010左移1位为100，也即：由2的1次方 变为 2的2次方
8=4<<1，即：将100左移1位为1000，也即：由2的2次方 变为 2的3次方

简单的说，权限码都是2的幂数，2的0次方、2的1次方、2的2次方、2的3次方、……2的n次方依次对应权限码1、2、4、8……n。