js中的位运算

Posted 2021-01-21 栴檀

我们可能很少在编程中用位运算，如果没深入学习，可能也很难理解。平时的数值运算，其实是要先转换成二进制再进行运算的，而位运算就是直接进行二进制运算，所以位运算的执行效率肯定是更高的。下面通过一些实例来加深对位运算的理解。

按位与(&)

&&运算符我们都知道，只有两个都为真，结果才为真。&道理是一样的，只有两个数的值为1时，才返回1。例如1和3的按位与操作：

                    0001
                 &  0011
                ---------
                    0001

只有对应的数为1时，结果才为1，其他都为0。
判断一个数是奇数还是偶数，我们会用求余数来判断：

function assert(n) {
        if (n % 2 === 1) {
    console.log("n是奇数");
    } else {
    console.log("n是偶数");
   }
}

assert(3); // "n是奇数"

我们也可以用一个数和1进行按位&操作来判断，而且速度更快：

function assert(n) {
if (n & 1) {
    console.log("n是奇数");
} else {
    console.log("n是偶数");
}
}

assert(3); // "n是奇数"

下面是位运算过程：

                 1 = 0001
                 3 = 0011
                 --------
                     & = 0001

奇数的二进制码的最后一位数肯定是1，而1只有最后一位为1，按位&操作之后，结果肯定只有最后一位数为1。而偶数的二进制表示的最后一位数是0，和1进行按位&操作，结果所有位数都为0。

按位或(|)

|与||操作符的道理也是一样的，只要两个数中有一个数为1，结果就为1，其他则为0。

                        0001
                 |  0011
                ---------
                    0011

对浮点数向下求整，我们会用下面的方法：

var num = Math.floor(1.1); // 1

我们也可以用位运算来求整：

var num = 1.1 | 0; // 1

其实浮点数是不支持位运算的，所以会先把1.1转成整数1再进行位运算，就好像是对浮点数向下求整。所以1|0的结果就是1。

按位非(~)

按位非就是求二进制的反码：

var num = 1; // 二进制 00000000000000000000000000000001
var num1 = ~num; // 二进制 11111111111111111111111111111110

我们知道，js中的数字默认是有符号的。有符号的32位二进制的最高位也就是第一位数字代表着正负，1代表负数，0代表整数。那到底11111111111111111111111111111110等于多少呢？最高位为1代表负数，负数的二进制转化为十进制：符号位不变，其他位取反加1。取反之后为10000000000000000000000000000001，加1之后为10000000000000000000000000000010，十进制为-2。

按位异或(^)

按位异或是两个数中只有一个1时返回1，其他情况返回0。

                        0001
                 ^  0011
                ---------
                    0010

数字与数字本身按位异或操作得到的是0，因为每两个对应的数字都相同，所以最后返回的都是0。

我们经常会需要调换两个数字的值：

var num1 = 1, num2 = 2, temp;
temp = num1;
num1 = num2; // 2
num2 = temp; // 1

如果装逼一点的话，可以这样：

var num1 = 1, num2 = 2;
num1 = [num2, num2 = num1][0];
console.log(num1); // 2
console.log(num2); // 1

如果想再装的稳一点的话，可以这样：

var num1 = 1, num2 = 2;
num1 ^= num2; // num1 = num1 ^ num2 = 1 ^ 2 = 3
num2 ^= num1; // num2 = num2 ^ (num1 ^ num2) = 2 ^ (1 ^ 2) = 1
num1 ^= num2; // num1 = num1 ^ num2 = 3 ^ 1 = 2
console.log(num1); // 2
console.log(num2); // 1

有符号左移(<<)

有符号左移会将32位二进制数的所有位向左移动指定位数。如：

var num = 2; // 二进制10
num = num << 5; // 二进制1000000，十进制64

如果要求2的n次方，可以这样：

function power(n) {
    return 1 << n;
}

power(5); // 32

1的二进制是01，左移5位就是0100000，十进制就是2的5次方32。

有符号右移(>>)

有符号右移会将32位二进制数的所有位向右移动指定位数。如：

var num = 64; // 二进制1000000
num = num >> 5; // 二进制10，十进制2

求一个数的二分之一：

var num = 64 >> 1; // 32

有符号左移与右移不会影响符号位。

无符号右移(>>>)

正数的无符号右移与有符号右移结果是一样的。负数的无符号右移会把符号位也一起移动，而且无符号右移会把负数的二进制码当成正数的二进制码：

var num = -64; // 11111111111111111111111111000000
num = num >>> 5; // 134217726

所以，我们可以利用无符号右移来判断一个数的正负：

function isPos(n) {
return (n === (n >>> 0)) ? true : false;    
}

isPos(-1); // false
isPos(1); // true

-1>>>0虽然没有向右移动位数，但-1的二进制码已经变成了正数的二进制码：

11111111111111111111111111111111 

所以-1>>>0的值为4294967295。

总结

以上的例子在平常可能会比较容易用到或看到，也是属于比较容易理解的。一些比较复杂的、难理解的，我觉得应该尽量少用，因为会给阅读者带来困难，也会给自己带来麻烦。