js 系统教程-13-js 运算符之位运算符

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二进制操作符

二进制位运算符用于直接对二进制位进行计算,一共有7个。

序号 符号 名称 说明
1 ` ` 二进制或运算符(or)
2 & 二进制与运算符(and) 表示若两个二进制位都为1,则结果为1,否则为0。
3 ~ 二进制否运算符(not) 表示对一个二进制位取反
4 ^ 异或运算符(xor) 表示若两个二进制位不相同,则结果为1,否则为0。
5 << 左移运算符(left shift)
6 >> 右移运算符(right shift)
7 >>> 带符号位的右移运算符(zero filled right shift)

- 位运算

这些位运算符直接处理每一个比特位(bit),所以是非常底层的运算,好处是速度极快,缺点是很不直观,许多场合不能使用它们,否则会使代码难以理解和查错。

  • 将数转换为整数

位运算符只对整数起作用,如果一个运算子不是整数,会自动转为整数后再执行。另外,虽然在 JavaScript 内部,数值都是以 64 位浮点数的形式储存,但是做位运算的时候,是以 32 位带符号的整数进行运算的,并且返回值也是一个 32 位带符号的整数。

遇到小数时,会将小数部分舍去,只保留整数部分。

//将i(不管是整数或小数)转为32位整数。
i = i | 0;

二进制或运算符

二进制或运算符(|)逐位比较两个运算子,
两个二进制位之中只要有一个为1,就返回1,否则返回0。

0 | 3 // 3

计算过程:

 0(二进制 00)
 3(二进制 11)
=3(11)

二进制与运算符

二进制与运算符(&)的规则是逐位比较两个运算子,
两个二进制位之中只要有一个位为0,就返回0,否则返回1。

0 & 3 // 0

计算过程:

 0(二进制 00)
 3(二进制 11)
=0(00)

二进制否运算符

二进制否运算符(~)将每个二进制位都变为相反值(0变为1,1变为0)。
它的返回结果有时比较难理解,因为涉及到计算机内部的数值表示机制。

~ 3 // -4

计算过程:

 3(32 位形式 00000000000000000000000000000011)
=11111111111111111111111111111100  (~的结果)

由于第一位(符号位)是1,所以这个数是一个负数。

JavaScript 内部采用补码形式表示负数,即需要将这个数减去1,再取一次反,然后加上负号,才能得到这个负数对应的10进制值。

这个数减去1等于 11111111111111111111111111111011
再取一次反得到 00000000000000000000000000000100
再加上负号就是-4。

简化记忆:一个数与自身的取反值相加,等于-1。

~ -3 // 2
  • 两次取反

对一个整数连续两次二进制否运算,得到它自身。

~~3 // 3
  • 取整最快的方式

二进制否运算遇到小数时,也会将小数部分舍去,只保留整数部分。
所以,对一个小数连续进行两次二进制否运算,能达到取整效果。

~~2.9 // 2
~~47.11 // 47
~~1.9999 // 1
~~3 // 3
  • 对字符串

对字符串进行二进制否运算,JavaScript 引擎会先调用 Number 函数,将字符串转为数值。

// 相当于~Number('011')
~'011'  // -12

// 相当于~Number('42 cats')
~'42 cats' // -1

// 相当于~Number('0xcafebabe')
~'0xcafebabe' // 889275713

// 相当于~Number('deadbeef')
~'deadbeef' // -1
  • 其他类型
// 相当于 ~Number([])
~[] // -1

// 相当于 ~Number(NaN)
~NaN // -1

// 相当于 ~Number(null)
~null // -1

异或运算符

异或运算(^)在两个二进制位不同时返回1,相同时返回0。

0 ^ 3 // 3

计算过程:

 0(二进制 00)
 3(二进制 11)
=3(11)
  • 互换两个数的值

“异或运算”有一个特殊运用,连续对两个数 a 和 b 进行三次异或运算,
a^=b; b^=a; a^=b; 可以互换它们的值。

var a = 10;
var b = 99;

a ^= b, b ^= a, a ^= b;

a // 99
b // 10

这是互换两个变量的值的最快方法。

左移运算符

左移运算符(<<)表示将一个数的二进制值向左移动指定的位数,
尾部补 0,即乘以 2 的指定次方(最高位即符号位不参与移动)。

// 4 的二进制形式为100,
// 左移一位为1000(即十进制的8)
// 相当于乘以2的1次方
4 << 1
// 8

-4 << 1
// -8

计算过程:

 -4(二进制:11111111111111111111111111111100)
=-8(11111111111111111111111111111000) //左移
  • 左移 0 位的场景

如果左移0位,就相当于将该数值转为32位整数,等同于取整,对于正数和负数都有效。

13.5 << 0
// 13

-13.5 << 0
// -13

右移运算符

右移运算符(>>)表示将一个数的二进制值向右移动指定的位数,头部补0,即除以 2 的指定次方(最高位即符号位不参与移动)。

4 >> 1
// 2
/*
// 因为4的二进制形式为 00000000000000000000000000000100,
// 右移一位得到 00000000000000000000000000000010,
// 即为十进制的2
*/

-4 >> 1
// -2
/*
// 因为-4的二进制形式为 11111111111111111111111111111100,
// 右移一位,头部补1,得到 11111111111111111111111111111110,
// 即为十进制的-2
*/
  • 可以模拟 2 的整除运算
21 >> 2
// 5
// 相当于 21 / 4 = 5

带符号位的右移运算符

带符号位的右移运算符(>>>)表示将一个数的二进制形式向右移动,包括符号位也参与移动,头部补0

所以,该运算总是得到正值。

对于正数,该运算的结果与右移运算符(>>)完全一致,区别主要在于负数。

4 >>> 1
// 2

-4 >>> 1
// 2147483646
/*
// 因为-4的二进制形式为11111111111111111111111111111100,
// 带符号位的右移一位,得到01111111111111111111111111111110,
// 即为十进制的2147483646。
*/

这个运算实际上将一个值转为 32 位无符号整数。

查看一个负整数在计算机内部的储存形式,最快的方法就是使用这个运算符。

-1 >>> 0 // 4294967295

上面代码表示,-1作为32位整数时,内部的储存形式使用无符号整数格式解读,
值为 4294967295(即(2^32)-1,等于11111111111111111111111111111111)。

开关作用

位运算符可以用作设置对象属性的开关。

假定某个对象有四个开关,每个开关都是一个变量。
那么,可以设置一个四位的二进制数,它的每个位对应一个开关。

var FLAG_A = 1; // 0001
var FLAG_B = 2; // 0010
var FLAG_C = 4; // 0100
var FLAG_D = 8; // 1000
  • 是否打开了指定开关
var flags = 5; // 二进制的0101

if (flags & FLAG_C) {
  // ...
}
// 0101 & 0100 => 0100 => true

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