为什么~True会得出-2的结果？

Question

为什么~True会得出-2的结果？

137

在Python控制台中：

~True

给我：

-2

为什么？有人能用二进制解释一下这个特殊案例吗？

- lukaszkups

23

因为~1的结果是-2，所以可以尝试运行True == 1。 - Grijesh Chauhan

16

准确来说："True等于1" 是不正确的，但是 "True等于1" 的表达式 True == 1 是正确的。 - Bach

3

你真的认为看到UNARY_INVERT（整个字节码）会对答案有所帮助吗？ - Wooble

2

这个问题不是重复的！它询问了bool的一个具体行为，而不是关于~如何工作的问题。事实上，对这个问题的一个有效回答可以避免提到二进制补码以及~如何操作整数。 - Bakuriu

参见：为什么当127*2时，将结果更改为byte时结果为-2？ - hippietrail

3个回答

45

Python中的bool类型是int的子类（由于历史原因；布尔值仅在Python 2.3中添加）。

由于int(True)等于1，所以~True等于~1，即-2。

请参阅PEP 285了解为什么bool是int的子类。

如果你想要布尔值的逆运算，请使用not：

>>> not True
False
>>> not False
True

如果您想知道为什么~1是-2，那是因为您正在反转有符号整数中的所有位；00000001变成11111110，在一个有符号整数中是一个负数，请参见二进制补码。

>>> # Python 3
...
>>> import struct
>>> format(struct.pack('b', 1)[0], '08b')
'00000001'
>>> format(struct.pack('b', ~1)[0], '08b')
'11111110'

初始的1位表示该值为负数，其余的位编码为正数减一的倒数。

- Martijn Pieters

1

@GrijeshChauhan：对于二进制补码，您可以使用struct.pack，因为bin(integer)或format(integer,'08b')不考虑有符号整数。 - Martijn Pieters

@thefourtheye，MartijnPieters 我尝试了，但很困惑，例如 bin(~True)，bin(-2)，bin(~1) 都会得到 '-0b10'。如果 -2 的表示是 10，那么为什么要加上 - 符号呢？ - Grijesh Chauhan

我的意思是，如果将10本身转换为二进制补码，那么它就是负数了吗？ - Grijesh Chauhan

1

@GrijeshChauhan 您可以通过以下方式获取负数和正数的二进制补码表示：format(-2 % (1 << 32), "032b")。 - thefourtheye

2

我会使用位掩码：format(-2 & ((1 << 32) - 1), "032b")。 - Martijn Pieters

显示剩余4条评论

4

~True == -2 的结果并不奇怪，如果 True 表示 1，~ 表示按位取反的话...前提是：

True 可以被视为一个整数；
整数使用二进制补码表示法。

修改如下：

修正了整数表示和按位取反操作符之间的混淆；
进行了其他修饰（消息越短，需要的工作就越多）。

- Wolf

2

~ 不意味着 "2的补码"。~ 意味着 "按位取反"。 - McKay

1

短语“补码”并不是指一种操作，而是指一种在位中存储整数的系统。这种系统实际上并没有在计算机系统中使用。 - McKay

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Maroun · Accepted Answer

int(True) 是 1。

1 是：

00000001

而 ~1 是：

11111110

在二进制补码¹中，-2的表示为：

¹先将所有位取反，然后将结果加1，并把结果解释为数字的二进制表示，最后加上负号（因为数字以1开头）。

11111110 → 00000001 → 00000010 
         ↑          ↑ 
       Flip       Add 1

这是2，但符号为负，因为MSB为1。

值得一提的是：

考虑一下bool，你会发现它在本质上是数值类型 - 它只有两个值，True和False，它们只是定制化版本的整数1和0，只是以不同的方式输出。它们是整数类型int的子类。

所以它们的行为与1和0完全相同，只是bool重新定义了str和repr以便以不同的方式显示它们。

>>> type(True)
<class 'bool'>
>>> isinstance(True, int)
True

>>> True == 1
True
>>> True is 1  # they're still different objects
False