JavaScriptJavaScript位操作符

Posted 2021-03-01 aaabingbing

javascript位操作符

位操作符用于在最基本的层次上，即按内存中表示数值的位来操作数值。ECMAScript 中的所有数值都以 IEEE-754 64 位格式存储，但位操作符并不直接操作 64 位的值。而是先将 64 位的值转换成 32 位的整数，然后执行操作，最后再将结果转换回 64 位。对于开发人员来说，由于 64 位存储格式是透明的，因此整个过程就像是只存在 32 位的整数一样。
对于有符号的整数，32 位中的前 31 位用于表示整数的值。第 32 位用于表示数值的符号：0 表示正数，1 表示负数。这个表示符号的位叫做符号位，符号位的值决定了其他位数值的格式。其中，正数以纯二进制格式存储，31 位中的每一位都表示 2 的幂。第一位（叫做位 0）表示 20，第二位表示 21
，以此类推。没有用到的位以 0 填充，即忽略不计。例如，数值 18 的二进制表示是00000000000000000000000000010010，或者更简洁的 10010。这是 5 个有效位，这 5 位本身就决定了实际的值（如图）

负数同样以二进制码存储，但使用的格式是二进制补码。计算一个数值的二进制补码，需要经过下列 3 个步骤：

(1) 求这个数值绝对值的二进制码（例如，要求?18 的二进制补码，先求 18 的二进制码）；
(2) 求二进制反码，即将 0 替换为 1，将 1 替换为 0；
(3) 得到的二进制反码加 1。
要根据这 3 个步骤求得-18 的二进制码，首先就要求得 18 的二进制码，即：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010 
然后，求其二进制反码，即 0 和 1 互换：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101 
最后，二进制反码加 1：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101 
 		                                                        1 
------------------------------------------------------
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110 
这样，就求得了-18 的二进制表示，即 11111111111111111111111111101110。要注意的是，在处理有
符号整数时，是不能访问位 31 的。

在 ECMAScript 中，当对数值应用位操作符时，后台会发生如下转换过程：64 位的数值被转换成 32位数值，然后执行位操作，最后再将 32 位的结果转换回 64 位数值。这样，表面上看起来就好像是在操作 32 位数值，就跟在其他语言中以类似方式执行二进制操作一样。但这个转换过程也导致了一个严重的副效应，即在对特殊的 NaN 和 Infinity 值应用位操作时，这两个值都会被当成 0 来处理。如果对非数值应用位操作符，会先使用 Number()函数将该值转换为一个数值（自动完成），然后再应用位操作。得到的结果将是一个数值。下面列出JavaScript中的几个位操作符

一、按位非（ ~ ）

按位非操作的本质：操作数的负值减 1。

var num1 = 25;    // 二进制 00000000000000000000000000011001 
var num2 = ~num1; // 二进制 11111111111111111111111111100110 
console.log(num2); // -26 

var num1 = 25; 
var num2 = -num1 - 1; 
console.log(num2); // -26

虽然以上代码也能返回同样的结果，但由于按位非是在数值表示的最底层执行操作，因此速度更快。

二、按位与（ & ）

按位与操作只在两个数值的对应位都是 1 时才返回 1，任何一位是 0，结果都是 0

var result = 25 & 3; 
console.log(result); //1

25 和 3 的二进制码对应位上只有一位同时是 1，而其他位的结果自然都是 0，因此最终结果等于 1。

三、按位或（ | ）

按位或操作在有一个位是 1 的情况下就返回 1，而只有在两个位都是 0 的情况下才返回 0。

var result = 25 | 3; 
console.log(result); //27 

这两个数值的都包含 4 个 1，因此可以把每个 1 直接放到结果中。二进制码 11011 等于十进制值 27。

四、按位异或（ ^ ）

按位异或与按位或的不同之处在于，这个操作在两个数值对应位上只有一个 1 时才返回 1，如果对应的两位都是 1 或都是 0，则返回 0。

var result = 25 ^ 3; 
console.log(result); //26 

这两个数值都包含 4 个 1，但第一位上则都是 1，因此结果的第一位变成了 0。而其他位上的 1 在另一个数值中都没有对应的 1，可以直接放到结果中。二进制码 11010 等于十进制值 26（注意这个结果比执行按位或时小 1）。

五、左移（ << ）

此操作符会将数值的所有位向左移动指定的位数。

var oldValue = 2; // 等于二进制的 10 
var newValue = oldValue << 5; // 等于二进制的 1000000，十进制的 64 

在向左移位后，原数值的右侧多出了 5 个空位。左移操作会以 0 来填充这些空位，以便得到的结果是一个完整的 32 位二进制数，左移不会影响操作数的符号位。换句话说，如果将?2 向左移动 5 位，结果将是-64，而非 64。

六、有符号右移（ >> ）

这个操作符会将数值向右移动，但保留符号位（即正负号标记）。有符号的右移操作与左移操作恰好相反

var oldValue = 64; // 等于二进制的 1000000 
var newValue = oldValue >> 5; // 等于二进制的 10 ，即十进制的 2 

同样，在移位过程中，原数值中也会出现空位。只不过这次的空位出现在原数值的左侧、符号位的右侧。而此时 ECMAScript 会用符号位的值来填充所有空位，以便得到一个完整的值。

七、无符号右移（ >>> ）

这个操作符会将数值的所有 32 位都向右移动。对正数来说，无符号右移的结果与有符号右移相同；但是对负数来说，情况就不一样了。首先，无符号右移是以 0 来填充空位，而不是像有符号右移那样以符号位的值来填充空位。所以，对正数的无符号右移与有符号右移结果相同，但对负数的结果就不一样了。其次，无符号右移操作符会把负数的二进制码当成正数的二进制码。而且，由于负数以其绝对值的二进制补码形式表示，因此就会导致无符号右移后的结果非常之大

var oldValue = -64; // 等于二进制的 11111111111111111111111111000000 
var newValue = oldValue >>> 5; // 等于十进制的 134217726 

当对-64 执行无符号右移 5 位的操作后，得到的结果是 134217726。之所以结果如此之大，是因为无符号右移操作会把这个数的二进制码当成正数的二进制码，换算成十进制就是 4294967232。如果把这个值右移 5 位，结果就变成了00000111111111111111111111111110，即十进制的 134217726。