在JavaScript中，'x << ~y'代表什么？

Question

'x << ~y' 在JavaScript中代表什么意思？

我了解位运算符SHIFT的作用：

x << y 等同于 x * 2y

而波浪线符号~则表示：

~x AS -(x+1)

所以，我假设如下：

5 << ~3 AS 5 * 2-4 或 5 * Math.pow(2, -4)

它应该得出 0.3125。

但是，当我运行 5 << ~3 时，结果为 1342177280。

这种操作组合为什么会产生 1342177280 而不是 0.3125？请详细说明步骤和原因。

_{（这个问题类似于 Stack Overflow 的问题 What are bitwise operators?，问的是位操作符中的移动操作符 SHIFT。）}

- choz

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位移操作如何能够生成类似于0.3125这样的小数结果？ - edc65

!-- 和 <<~ 之后是什么？我应该发布“^<<!~ 操作符是什么？” - dhein

@Zaibis !~--this[](...[this[$]],_=>..._)这段代码中使用了一些JavaScript语法，其中包含一些操作数组和函数的元素。更具体地说，该代码对数组进行索引并调用一个匿名函数，然后对结果进行减一和按位取反的操作。最后，返回的结果将被转换为布尔值，并取其逻辑非。由于缺少上下文信息，无法准确判断此代码的目的和功能。 - azz

@Zaibis，你可能只需要将左移操作符和右移操作符互换一下，然后再问这个问题。也许你会得到20个赞。 - Jonny Henly

@JonnyHenly：改变左移和右移...但是....那将会是....>>~它看起来像一个人.....他可能在做什么呢....我觉得我有责任问SO“这个人操作符是做什么的？”x'D - dhein

Answer 1

x << -n等同于x << (32 - n)
~3 == -4，所以
5 << ~3 === 5 << (32 - 4) === 5 << 28，结果为1,342,177,280

准确来说，X << -n并不等同于X << (32 - n)……实际上这既简单又复杂……位移运算符的有效范围是0到31……位移运算符中的RHS首先被转换为无符号32位整数，然后与31（十六进制1f）（二进制11111）进行掩码处理。

                   3 = 00000000000000000000000000000011  
                  ~3 = 11111111111111111111111111111100
       0x1f (the mask) 00000000000000000000000000011111
                       --------------------------------
            ~3 & 0x1f  00000000000000000000000000011100 = 28

当数量小于32时，它与我上面发布的完全相同。

位运算使用32位整数。负位移是无意义的，因此被包装成正的32位整数。 << operator的工作原理

rhs转换为无符号32位整数-如此处所述 ToUInt32 ToUint32基本上将一个数字返回模2 ^ 32的数字。

- Jaromanda X

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你怎么得出“-n”等于“(32-n)”这个引用的？我并不怀疑这是正确答案，但我只是好奇因为我找不到答案。 - choz

实际上，这一点可以追溯到计算机体系结构。这是因为大多数计算机指令集用5位来存储移位量（至少对于MIPS而言）。特别地，这些位是无符号二进制的。 - Spencer Wieczorek

不是32-n。它只使用最低有效的5位，即n＆31（有关运算符<<，请参见引用的参考文献12.8.3.11子点11）。如果n为负，则32 + n == n＆31。 - edc65

@choz ... 当 abs(n) <= X 时，-n modulo X 等于 X - n ... 这只是我过于简化的表达。 - Jaromanda X

如果+3是（二进制）....0011，那么它的补码应该是....1101而不是....1100，其中省略号将最高有效位扩展到需要的最左边。哎呀！这个注释是多余或错误或两者都有，但我无法删除它，抱歉。 - Harry Weston

~ 是按位取反（或一补数）... 二补数则完全不同。 - Jaromanda X

Answer 2

~运算符会翻转项目的位，而<<是位左移操作。以下是二进制逐步进行的过程。请注意，最左边的位为1表示负数，这种格式是二进制补码：

3         // (00000000000000000000000000000011 => +3 in decimal)
// ~ flips the bits
~3        // (11111111111111111111111111111100 => -4 in decimal)
// The number 5 (..00101) shifted by left by -4 (-4 unsigned -> 28)
5         // (00000000000000000000000000000101 => +5 in decimal)
5 << -4   // (01010000000000000000000000000000 => [phone] in decimal)

在最后一行中，位数被移位并“旋转”到另一侧，导致一个大正数。实际上，通过负数进行移位类似于按位旋转（溢出的位被旋转到另一侧），而通过正数进行移位则没有这样的行为。缺点是未旋转的位被忽略了，这意味着 5 << -4 相当于执行 5 << (32 - 4)，实际上旋转只是一个大的移位。

原因在于位移只是一个 5 位无符号整数。因此，在二进制补码中，补码表示的负数-4 (11100) 转换成无符号整数就是28。

- Spencer Wieczorek

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@JaromandaX 哦，你是对的，这是二进制5向右移动4位。等我一下，这解释了为什么我差了1。 - Spencer Wieczorek

@choz，那是我的失误，我以错误的顺序读取了最后一个表达式，偶然得到了一个非常接近的数字。我已经更新了我的答案。 - Spencer Wieczorek

可能需要添加免责声明或者提醒一下，JavaScript会将数字从64位双精度浮点数转换为32位整数，进行位操作，然后再转换回来。不过这是一个好的答案，现在已经修复了。 - Jonny Henly

@SpencerWieczorek 我在想，因为 5 << -4 是将二进制的 5 向右移动 4 次，对吗？这不意味着它应该像 5 >> 4 一样相等吗？我有点困惑如何进行位移.. :( - choz

@Choz应该这样吗？不，它没有被定义为这样。如果减号可以使移位方向反转，那会很好，但实际上并不是这样的。 - edc65

Answer 3

你的分析是正确的，除了你不应该将3（00011）的按位补码 ~3（11100）解释为-4，而是解释为一个无符号（即非负）的5位整数，即28 = 16 + 8 + 4（11100）。

这在ECMAScript标准中有解释（注意，在大多数现代机器中，正整数和负整数在内存中使用二进制补码表示）：

12.8.3 左移运算符（<<）

注意：通过右操作数指定的数量对左操作数执行按位左移位运算。

12.8.3.1 运行时语义：评估

ShiftExpression : ShiftExpression << AdditiveExpression

1. 将ShiftExpression求值得到lref。
2. 将lref的值赋给lval。
3. 如果lval有异常，则返回异常。
4. 将AdditiveExpression求值得到rref。
5. 将rref的值赋给rval。
6. 如果rval有异常，则返回异常。
7. 将lval转换为32位整数并赋值给lnum。
8. 如果lnum有异常，则返回异常。
9. 将rval转换为无符号32位整数并赋值给rnum。
10. 如果rnum有异常，则返回异常。
11. 将rnum的最低5位以外的所有位都清零，即计算rnum & 0x1F，并将结果赋值给shiftCount。
12. 将lnum左移shiftCount位并返回结果。结果是一个带符号的32位整数。

- hkBst

Answer 4

~x 将反转 x 值的位表示（32 位有符号值，使用二进制补码表示）。

x << y 是左移运算符（在这里是向左）。您的数学解释是正确的 :)

您可以在此处阅读有关按位操作的更多信息：JavaScript 中的按位操作符

- Mr_Pouet

Answer 5

5 << ~3得到的结果与5 << -4相同，你是正确的。

重要的事情是：将x << y移位实际上会导致x * 2^y，但这不是直接使用，它只是一个有用的副作用。
此外，如果y为负数，则不以相同的方式工作。

- Yeldar Kurmangaliyev

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顺便问一下，如果有负数该怎么办？很抱歉我不太理解任何位表示。 - choz

，如果您有负的y值，它不会以相同的方式工作，因此实际上您没有回答实际问题。 - Jaromanda X