C#中!和~的区别

Question

当我第一次学习编写程序时，我使用的是C语言。(非常基本的命令行应用程序) 在这两种语言中，您通常会像这样使用!运算符：

    if(!true){
       //false..
}

我想在c#中进行一些位掩码操作，我想知道'~'运算符的作用。

现在我有点困惑了，因为在我的理解中，！和~应该具有相同的功能。

在c#中这样可以：

int i = ~0xffffffff; // i = 0
bool j = !true; // j = false

这不行：（但在c中它确实有效，并且做了我预期的事情）

int i = !0xffffffff; // i = 0

那么“~”和“!”之间的区别是什么，为什么要将它们分开使用？

- Marc Trittibach

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假设 true == 0x00000001，当你运行 ~0x01 和 !0x01 时，差异应该更加明显。 - ssube

Answer 1

C#决定完全将整数操作与布尔操作分离。例如，您不能这样做：if(x & 4)，而必须这样做：if((x & 4) != 0)以明确地从整数转换为布尔值。

这符合使用C及其前身超过40年的经验，人们通常会犯错，例如对两个具有真值true的值进行 & 操作，由于它们都是非零值，但没有任何非零位重叠，因此得到 false。

C和C++都在其历史的晚期引入了bool类型，以添加更明确的区别，即表示数字或位模式的整数和我们只关心真值的值，但必须与旧代码兼容。 C#可以更加明确。

考虑到这一点，C#的!和~与C中完全相同，只是某些东西不再有意义：

在C中，!表示取反，将0（false）转换为1（true），将所有非零值（true）转换为0（false）。在C＃中，这只适用于bool，而不适用于int。

在C中，~产生一的补数；它产生一个值，其中每个1位都变为0，每个0位都变为1（例如，0xFFFFFFFF变为0，0xF0F0F0F0变为0x0F0F0F0F等）。在C＃中，这适用于int，但不适用于bool。

如果要执行类似于!someInteger的操作，请在C#中执行someInteger == 0。

编辑：

值得注意的是，由于运算符被分为“按位”（'&', '|', '~'）和“布尔”（'&&'，'||'和'!'），有时可能会产生一些混淆。但这种区分并不完全正确。

最后三个运算符确实只在布尔上下文中有意义，在C#中，由于布尔和整数值之间有更严格的分离，它们不再适用于整数。

'~'确实没有在布尔上下文中使用的意义（'~x'其中'x'为真将产生一个仍然为真的'x'，4294967295次中有4294967294次），因此在C#中它不再适用于bool类型。

'&'和'|'保留了布尔用法。如果'A()'和'B()'各自返回bool，那么A() && B()仅在A()为false时才调用B()（即，“短路”），而A() & B()则总是先调用两个方法，然后进行∧布尔运算。这往往很少见，因为：

1. 大多数情况下调用B()只是浪费时间，并且短路可以带来从巨大的性能提升（如果B()很昂贵）到没有任何影响但我们也没有损失任何东西的效果，所以应该养成这个习惯。（但是请考虑，如果B()非常便宜，则总是调用它的成本可能比分支还要便宜，特别是如果预测错误，请参见下面的注释。）

2. 有时候&&是强制性的，例如x != null && x.Length != 0，不短路将在第二个参数上抛出异常。

3. 如果确保两个方法都被调用非常重要，则最好在单独的语句中进行编码，以向其他开发人员（或稍后返回时自己）清晰地表明这一点。

但如果我们要讨论具有布尔值和整数参数的运算符之间的区别，我们应该包括对 | 和 & 的布尔使用，因为它们确实会出现（有时是由于错字！），如果人们错误地将"位运算符"和"布尔运算符"分开，并忘记有两个符号被同时用作这两种运算符，那么它们可能会引起混淆。

- Jon Hanna

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其实，在 C 语言中，(!0) 的正常值为 0x01。这在 C# 中也是正确的（你可以通过不安全操作从 bool* 复制到 int* 来测试这一点）。因此，在用作布尔值但不是布尔值的值上使用 ~ 进行一补数（或 - 进行二补数）可能会产生令人困惑的结果，因此也允许对布尔值执行 ++，但不允许执行 --。在 VB6 和更早期版本中，真正的布尔值确实是 0xFFFF，原因与您的想法接近，但这仍然可能会导致混淆…… - Jon Hanna

例如，虽然现在布尔值和整数的操作更加一致了（NOT TRUE的结果为FALSE，没有任何不同的操作方式，因为0xFFFF为0x0），但仍然存在这样一个问题，即4为true而2也为true，但4 AND 2为false。重要的是，在C中，!1、!0xFFFFFF和！42都会得到0，与``不相对应。 - Jon Hanna

@BastiM 哎呀，我误解了来自www.dotnetpearls.com/bool的这段文字。我以为读到的是如果是true就是0xFF，但实际上只要不是0x00就是true： CLI布尔类型在内存中占用1个字节。所有零的位模式表示false的值。任何一位设置的位模式（类似于非零整数）表示true的值。Miller＆Ragsdale，第479页。 - Marc Trittibach

是的，任何非零都被视为“true”，但是产生“true”的操作的结果（例如!false）始终为1。事实上，我发现强制其他非零值充当true是不好的；在C#和大多数.NET语言中实际上是不可能的，而且有些代码假定唯一可能的值是1和0。上周在我编写一些CIL时，我遇到了一个有趣的bug，其中我采用了C风格的任何非零即为真的方法，我的NUnit测试说“Expected:True But was:True”。严格来说，这个bug存在于object.Equals中，但我改变了它，因为其他代码可以调用它。 - Jon Hanna

好的回答Jon。我想再补充一点。在某些罕见情况下，A()＆B()可能比A() && B()性能更高。 &&等同于if-then，这不仅使代码变大，还引入了条件分支，这意味着处理器必须进行分支预测，这意味着它可能会选择错误，这意味着处理器可能会做出其他糟糕的优化决策。如果B()非常便宜，那么有时不必要地执行它的成本比添加额外的条件分支的成本要小。 - Eric Lippert

Answer 2

!是布尔反转运算符，它将一个值从true（真）变为false（假），反之亦然。 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/f2kd6eb2.aspx

~是位取反运算符，它将整数值的每个二进制位取反，例如int i。 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/d2bd4x66.aspx

查看http://msdn.microsoft.com/en-us/library/6a71f45d.aspx 获取所有运算符的完整指南。

!和~具有不同的功能，因此它们是两个独立的运算符。

- thumbmunkeys

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一些解释可以使这个答案变得更好。 - Steve

Answer 3

~按位取反运算符是一元运算符，它只包含一个操作数。与其他按位运算符不同，按位取反运算符不使用与布尔运算符相似的符号。要实现一的补码，波浪线字符（~）位于要修改的值左侧。

byte valueToComplement = 187;                  // 10111011  
byte complement = (byte) ~valueToComplement;   // Result = 68

! - 是一个布尔反转符号，可以是 true 或 false。

- Bhupendra Shukla