详解ip2long和long2ip回答为什么PHP中的ip2long转化为负数

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  在PHP中，我们会经常遇到使用客户端的IP地址的操作，而如果需要大量的存取IP地址的时候，直接将IP地址以字符串存储到数据库中将占用不小的存储空间，而将IP地址以long整型进行存储将节约不少空间。

        如何将IP地址转换成整型呢？PHP自带函数ip2long()可以解决这一问题，但是我们在使用的时候往往会遇到转换的结果为负数的情况，虽然这并不影响我们通过long2ip()函数再转回来的操作，但是我们要考虑数据库字段类型的设计（不能为unsigned）。本着知其然知其所以然的精神，我们对其转换原理进行深入的了解。

        首先，我们知道，IP地址的组成形式是xxx.xxx.xxx.xxx的形式（IPv4），总共四段，且每一段都有8个bit位，而8个二进制位能表示多少个数字呢，2^8(256)个，而数字从0开始算起，所以最大数字为255，故IP地址的最大为255.255.255.255，最小为0.0.0.0。如果此时让我们对这样的一段IP地址进行转化，基本思路应该如下：

        C语言描述：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv)
{
        //假设，IP地址为154.23.56.90
        //定义无符号整型ip_long,将每个字段中的十进制分别执行逻辑左移到相应的位置，最后进行位运算合并成一个数字。
	unsigned int ip_long = (157 << 24) | (23 << 16) | (56 << 8) | 90;
	printf("%u\n", ip_long);
	printf("%d\n", ip_long);

	return 0;
}

输入结果：

2635544666
-1659422630

我们知道，在二进制中，最高位代表着符号位，0位正数，1位负数。可以看到，即使ip_long声明为无符号整型，在输出时也需要指明%u来格式化输出为无符号整型。这是因为157大于127(二进制为01111111)，也就是说如果157(8位)用二进制来表示，最高位必然是1。当将157放在一个4字节整型的高8位时，导致这个4字节整型的最高位为1。虽然ip_long定义为无符号整型，但printf函数并不知道，因此需要指明无符号格式化字符。如果最高位为0，则使用%d就可以了。也就是说，如果把一个四字节的高八位换成小于等于127的数，其结果将不会出现负数，比如将上例中的IP地址换成126.23.56.90

        在PHP中，数据类型一般都是有符号位的，且PHP中提供了类C的sprintf()方法，因为我们可以很容易的解决负数的问题。如下：

<?php
echo sprintf("%u\n", ip2long("157.23.56.90"));

  有了上面的介绍，我们该如何实现long2ip()呢？ 对于想通过移位来自己实现的同学来说，可能没有那么简单。因为PHP的>>运算符是算术右移运算符，所以如果最高位是1的话，右移的结果是在高位补1，这跟结果不符。但是我们可以用另一种思路去解决：保存最高位(符号位)，然后将最高位置0，之后再将高8位的最高位置1(这取决于之前保存的符号位)。代码实现如下：

注：右移有逻辑右移和算术右移，无符号位的逻辑右移与算术右移的结果是一致的，如果最高位为1，那么逻辑右移依旧从左边补0，但是算术右移此时将从左边补1，导致右移之后的结果不一样。

<?php
$ip_long = 2636541643;
// 保存最高位(符号位)
$msb = 0;
/*
下面将一个十进制与一个十六进制进行位且运算，而十六进制转化为二进制共有（4*8）32位除了最高位为1，其余都为0
而运算的结果是一十进制的数0或者一个整数，0代表ip_long最高位为0，整数代表为1
当我们想要知道，某一位二进制的值时，用一个某位为1其余都为0的数与其进行位且运算
*/
if ($ip_long & 0x80000000) 
{
	$msb = 1;
}

// 将最高位(符号位)置0变成无符号数
$uip_long = $ip_long & 0x7fffffff;//想将某个位改为0，让该位为0其余为1与其进行位且运算
$ip1 = $uip_long >> 24;
if ($msb == 1)
{
	$ip1 |= 0x80;//如果原来为有符号位，此时再改回来。想将某个位改为1，让该位为1其余为0的数与其进行位或运算
}

$ip2 = ($uip_long >> 16) & 0xff; // 跟0xff做与运算的目的是取低8位
$ip3 = ($uip_long >> 8) & 0xff;
$ip4 = $uip_long & 0xff;
echo $ip1 . '.' . $ip2 . '.' . $ip3 . '.' . $ip4 . "\n";

        如上的代码可能会有移植性的问题，不推荐使用，此处只是用于帮助我们更好的了解ip2long和long2ip

原文地址：

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