標(biāo)題：ECMAScript 位運(yùn)算符

轉(zhuǎn)自：docs.bilibili.tv

位運(yùn)算符是在數(shù)字底層（即表示數(shù)字的32 個(gè)數(shù)位）進(jìn)行操作的。

目錄

1 重溫整數(shù)

2 位運(yùn)算NOT

3 位運(yùn)算AND

4 位運(yùn)算OR

5 位運(yùn)算XOR

6 左移運(yùn)算

7 有符號(hào)右移運(yùn)算

8 無符號(hào)右移運(yùn)算

重溫整數(shù)

ECMAScript 整數(shù)有兩種類型，即有符號(hào)整數(shù)（允許用正數(shù)和負(fù)數(shù)）和無符號(hào)整數(shù)（只允許用正數(shù)）。在ECMAScript 中，所有整數(shù)字面量默認(rèn)都是有符號(hào)整數(shù)，這意味著什么呢？

有符號(hào)整數(shù)使用31 位表示整數(shù)的數(shù)值，用第32 位表示整數(shù)的符號(hào)，0 表示正數(shù)，1 表示負(fù)數(shù)。數(shù)值范圍從-2147483648 到2147483647。

可以以兩種不同的方式存儲(chǔ)二進(jìn)制形式的有符號(hào)整數(shù)，一種用于存儲(chǔ)正數(shù)，一種用于存儲(chǔ)負(fù)數(shù)。正數(shù)是以真二進(jìn)制形式存儲(chǔ)的，前31位中的每一位都表示2的冪，從第1位（位0）開始，表示2 0，第2位（位1）表示2 1。沒用到的位用0填充，即忽略不計(jì)。例如，下圖展示的是數(shù)18的表示法。

18 的二進(jìn)制版本只用了前5 位，它們是這個(gè)數(shù)字的有效位。把數(shù)字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字符串，就能看到有效位：

這段代碼只輸出"10010"，而不是18 的32 位表示。其他的數(shù)位并不重要，因?yàn)閮H使用前5 位即可確定這個(gè)十進(jìn)制數(shù)值。如下圖所示：

負(fù)數(shù)也存儲(chǔ)為二進(jìn)制代碼，不過采用的形式是二進(jìn)制補(bǔ)碼。計(jì)算數(shù)字二進(jìn)制補(bǔ)碼的步驟有三步：

1. 確定該數(shù)字的非負(fù)版本的二進(jìn)制表示（例如，要計(jì)算-18的二進(jìn)制補(bǔ)碼，首先要確定18 的二進(jìn)制表示）

2. 求得二進(jìn)制反碼，即要把0 替換為1，把1 替換為 0

3. 在二進(jìn)制反碼上加 1

要確定-18 的二進(jìn)制表示，首先必須得到18 的二進(jìn)制表示，如下所示：

接下來，計(jì)算二進(jìn)制反碼，如下所示：

最后，在二進(jìn)制反碼上加1，如下所示：

因此，-18 的二進(jìn)制表示即1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110。記住，在處理有符號(hào)整數(shù)時(shí)，開發(fā)者不能訪問31 位。

有趣的是，把負(fù)整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字符串后，ECMAScript 并不以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式顯示，而是用數(shù)字絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制代碼前面加負(fù)號(hào)的形式輸出。例如：

這段代碼輸出的是"-10010"，而非二進(jìn)制補(bǔ)碼，這是為避免訪問位31。為了簡(jiǎn)便，ECMAScript 用一種簡(jiǎn)單的方式處理整數(shù)，使得開發(fā)者不必關(guān)心它們的用法。

另一方面，無符號(hào)整數(shù)把最后一位作為另一個(gè)數(shù)位處理。在這種模式中，第32位不表示數(shù)字的符號(hào)，而是值2 31。由于這個(gè)額外的位，無符號(hào)整數(shù)的數(shù)值范圍為0到4294967295。對(duì)于小于2147483647的整數(shù)來說，無符號(hào)整數(shù)看來與有符號(hào)整數(shù)一樣，而大于2147483647的整數(shù)則要使用位31（在有符號(hào)整數(shù)中，這一位總是0）。

把無符號(hào)整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串后，只返回它們的有效位。

注意：所有整數(shù)字面量都默認(rèn)存儲(chǔ)為有符號(hào)整數(shù)。只有ECMAScript的位運(yùn)算符才能創(chuàng)建無符號(hào)整數(shù)。

位運(yùn)算NOT

位運(yùn)算NOT 由否定號(hào)（~）表示，它是ECMAScript 中為數(shù)不多的與二進(jìn)制算術(shù)有關(guān)的運(yùn)算符之一。

位運(yùn)算NOT 是三步的處理過程：

1. 把運(yùn)算數(shù)轉(zhuǎn)換成32 位數(shù)字

2. 把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成它的二進(jìn)制反碼

3. 把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)

例如：

位運(yùn)算NOT 實(shí)質(zhì)上是對(duì)數(shù)字求負(fù)，然后減1，因此25 變-26。用下面的方法也可以得到同樣的方法：

位運(yùn)算AND

位運(yùn)算AND 由和號(hào)（&）表示，直接對(duì)數(shù)字的二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。它把每個(gè)數(shù)字中的數(shù)位對(duì)齊，然后用下面的規(guī)則對(duì)同一位置上的兩個(gè)數(shù)位進(jìn)行AND 運(yùn)算：

例如，要對(duì)數(shù)字25 和3 進(jìn)行AND 運(yùn)算，代碼如下所示：

25 和3 進(jìn)行AND 運(yùn)算的結(jié)果是1。為什么？分析如下：

可以看出，在25 和3 中，只有一個(gè)數(shù)位（位0）存放的都是1，因此，其他數(shù)位生成的都是0，所以結(jié)果為1。

位運(yùn)算OR

位運(yùn)算OR 由符號(hào)（|）表示，也是直接對(duì)數(shù)字的二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。在計(jì)算每位時(shí)，OR 運(yùn)算符采用下列規(guī)則：

第一個(gè)數(shù)字中的數(shù)位第二個(gè)數(shù)字中的數(shù)位結(jié)果111101011000

仍然使用AND 運(yùn)算符所用的例子，對(duì)25 和3 進(jìn)行OR 運(yùn)算，代碼如下：

25 和3 進(jìn)行OR 運(yùn)算的結(jié)果是27：

可以看出，在兩個(gè)數(shù)字中，共有4 個(gè)數(shù)位存放的是1，這些數(shù)位被傳遞給結(jié)果。二進(jìn)制代碼11011 等于27。

位運(yùn)算XOR

位運(yùn)算XOR 由符號(hào)（^）表示，當(dāng)然，也是直接對(duì)二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。XOR 不同于OR，當(dāng)只有一個(gè)數(shù)位存放的是1 時(shí)，它才返回1。真值表如下：

對(duì)25 和3 進(jìn)行XOR 運(yùn)算，代碼如下：

25 和3 進(jìn)行XOR 運(yùn)算的結(jié)果是26：

可以看出，在兩個(gè)數(shù)字中，共有4 個(gè)數(shù)位存放的是1，這些數(shù)位被傳遞給結(jié)果。二進(jìn)制代碼11010 等于26。

左移運(yùn)算

左移運(yùn)算由兩個(gè)小于號(hào)表示（<<）。它把數(shù)字中的所有數(shù)位向左移動(dòng)指定的數(shù)量。例如，把數(shù)字2（等于二進(jìn)制中的10）左移5 位，結(jié)果為64（等于二進(jìn)制中的1000000）：

注意：在左移數(shù)位時(shí)，數(shù)字右邊多出5個(gè)空位。左移運(yùn)算用0填充這些空位，使結(jié)果成為完整的32位數(shù)字。

注意：左移運(yùn)算保留數(shù)字的符號(hào)位。例如，如果把-2左移5位，得到的是-64，而不是64?！胺?hào)仍然存儲(chǔ)在第32位中嗎？”是的，不過這在ECMAScript后臺(tái)進(jìn)行，開發(fā)者不能直接訪問第32個(gè)數(shù)位。即使輸出二進(jìn)制字符串形式的負(fù)數(shù)，顯示的也是負(fù)號(hào)形式（例如，-2將顯示-10。）

有符號(hào)右移運(yùn)算

有符號(hào)右移運(yùn)算符由兩個(gè)大于號(hào)表示（>>）。它把32 位數(shù)字中的所有數(shù)位整體右移，同時(shí)保留該數(shù)的符號(hào)（正號(hào)或負(fù)號(hào)）。有符號(hào)右移運(yùn)算符恰好與左移運(yùn)算相反。例如，把64 右移5 位，將變?yōu)?：

同樣，移動(dòng)數(shù)位后會(huì)造成空位。這次，空位位于數(shù)字的左側(cè)，但位于符號(hào)位之后。ECMAScript 用符號(hào)位的值填充這些空位，創(chuàng)建完整的數(shù)字，如下圖所示：

無符號(hào)右移運(yùn)算

無符號(hào)右移運(yùn)算符由三個(gè)大于號(hào)（>>>）表示，它將無符號(hào)32 位數(shù)的所有數(shù)位整體右移。對(duì)于正數(shù)，無符號(hào)右移運(yùn)算的結(jié)果與有符號(hào)右移運(yùn)算一樣。

用有符號(hào)右移運(yùn)算中的例子，把64 右移5 位，將變?yōu)?：

對(duì)于負(fù)數(shù)，情況就不同了。

無符號(hào)右移運(yùn)算用0 填充所有空位。對(duì)于正數(shù)，這與有符號(hào)右移運(yùn)算的操作一樣，而負(fù)數(shù)則被作為正數(shù)來處理。

由于無符號(hào)右移運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)32 位的正數(shù)，所以負(fù)數(shù)的無符號(hào)右移運(yùn)算得到的總是一個(gè)非常大的數(shù)字。例如，如果把-64 右移5 位，將得到134217726。如果得到這種結(jié)果的呢？

要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要把這個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換成無符號(hào)的等價(jià)形式（盡管該數(shù)字本身還是有符號(hào)的），可以通過以下代碼獲得這種形式：

然后，用Number 類型的toString() 獲取它的真正的位表示，采用的基為2：

這將生成11111111111111111111111111000000，即有符號(hào)整數(shù)-64 的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，不過它等于無符號(hào)整數(shù)4294967232。

出于這種原因，使用無符號(hào)右移運(yùn)算符要小心。