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位取反运算符

javajavascriptc++ctwos-complement
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为什么位运算(~0);会输出-1？在二进制中，非0应该是1。为什么呢？

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如果您想翻转单个位，请使用 x ^ 1。 - kennytm
1
这不是一个“非”运算符，而是一个“补码”运算符。 - user207421
1
@EJP：一个一的补码运算符。 - kennytm
3
不是这样的。语言规范#4.2.2将"~"定义为"按位取反运算符"。在Java中，并不存在"位运算符 NOT"这个概念。 - user207421
1
@lh3：不是。在C和C++中，它是一元补码运算符。 - kennytm
10个回答
80

你其实已经非常接近了。

在二进制中，非0的数字应该是1.

没错，在我们谈论一个比特时，这绝对是正确的。

然而，一个值为0的整型实际上由32位全0组成！~会将所有32个零反转为32个一。

System.out.println(Integer.toBinaryString(~0));
// prints "11111111111111111111111111111111"

这是数字 -1 的二进制补码表示。

同样地：

System.out.println(Integer.toBinaryString(~1));
// prints "11111111111111111111111111111110"

换句话说，对于使用二进制补码表示的32位无符号int，~1 == -2。

进一步阅读：

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您实际上表达的是0x00000000，这导致了0xFFFFFFFF。对于Java中的（有符号）int类型，这意味着-1。

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您可以想象带符号数的第一位为 -(2x-1)，其中x是位数。

因此，对于一个8位的数字，每个位（从左到右顺序）的值如下：

-128 64 32 16 8 4 2 1

现在，在二进制中，0显然是所有的0：

    -128 64 32 16 8 4 2 1
0      0  0  0  0 0 0 0 0 = 0

当您执行按位取反运算符~时，每个0都会变为1：

     -128 64 32 16 8 4 2 1
~0      1  1  1  1 1 1 1 1
 =   -128+64+32+16+8+4+2+1 == -1

这对于理解溢出也是有帮助的:

     -128 64 32 16 8 4 2 1
126     0  1  1  1 1 1 1 0  =  126
 +1     0  1  1  1 1 1 1 1  =  127
 +1     1  0  0  0 0 0 0 0  = -128  overflow!
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~ 是一种位运算符。
~0 = 1 which is -1 in 2's complement form

http://en.wikipedia.org/wiki/Two's_complement

以下是二进制补码形式的一些数字及其按位取反 ~（在它们下方）：

0 1 1 1 1 1 1 1 = 127
1 0 0 0 0 0 0 0 = −128

0 1 1 1 1 1 1 0 = 126
1 0 0 0 0 0 0 1 = −127

1 1 1 1 1 1 1 1 = −1
0 0 0 0 0 0 0 0 = 0

1 1 1 1 1 1 1 0 = −2
0 0 0 0 0 0 0 1 = 1

1 0 0 0 0 0 0 1 = −127
0 1 1 1 1 1 1 0 = 126

1 0 0 0 0 0 0 0 = −128
0 1 1 1 1 1 1 1 = 127

注：二进制补码是一种用于表示带符号整数的方法。
一个清晰的例子就加了+1分。喜欢猜谜的程序员可以通过仔细研究你的例子了解~和二进制补码的工作原理！ - Stijn de Witt
5

因为~不是二进制反转，而是按位反转。二进制反转应该使用!，并且只能（在Java中）应用于布尔值。

2

在标准的二进制编码中，0表示全为0，~表示按位取反。所有的1（通常情况下）对于有符号整数类型来说是-1。因此对于一个有符号字节类型：

0xFF = -1    // 1111 1111
0xFE = -2    // 1111 1110
...
0xF0 = -128  // 1000 0000
0x7F = 127   // 0111 1111
0x7E = 126   // 0111 1110
...
0x01 = 1     // 0000 0001
0x00 = 0     // 0000 0000
0

这是二进制反转，而在二补数中，-1是0的二进制反转。

0

这里的0不是一个位，而是一个字节（至少；或更多）- 00000000。使用按位或运算，我们将得到11111111。它作为有符号整数的值为-1...

0

对于32位有符号整数

~00000000000000000000000000000000=11111111111111111111111111111111 （即-1）

0

我认为真正的原因是波浪号（~）是二进制补码。

Javascript将字符波浪号（~）指定为二进制补码，尽管在大多数编程语言中，波浪号表示一的补码的位取反。

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