JS中的按位运算符们

今天读书《You Don’t Know JavaScript》,读到强制类型转换一章,其内有提到了JavaScript中的位运算符,正好原来在模拟电路与数字电路课上接触过一些相关的原理,写此文整理一下

经过一番搜罗,基本上是这几个:

  • 按位与运算符:&
  • 按位或运算符:|
  • 按位异或运算符:^
  • 按位取反运算符:~
  • 右移运算符:>>
  • 左移运算符:<<

1. 按位与运算符:&

  • 性质:二元运算符
  • 用法:6 & 8 (操作数1 & 操作数2)
  • 规则:有 0 则为 0,双 1 则为 1
  • 原理:先将6和8转为二进制数,分别为0000 01100000 1000
// 根据规则:
// 11 -> 1
// 10 00 -> 0
	0000 0110
	0000 1000
-------------------
	0000 0000

得到结果为0000 0000,转回十进制数就是0
图1-1


2. 按位或运算符:|

  • 性质:二元运算符
  • 用法:1 | 2 (操作数1 | 操作数2)
  • 规则:有 1 则为 1,双 0 则为 0
  • 原理:先将1和2转为二进制数,分别为0000 00010000 0010
// 根据规则:
// 10 11 -> 1
// 00 -> 0
	0000 0001
	0000 0010
-------------------
	0000 0011

得到结果为0000 0011,转换为十进制数后为3
图1-2


3. 按位异或运算符:^

  • 性质:二元运算符
  • 用法:3 ^ 6 (操作数1 ^ 操作数2)
  • 规则:10为1,00、11为0(相同位结果为0,不同位结果为1)
  • 原理:将 3 和 6 转为二进制数,分别为0000 00110000 0110
// 根据规则:
// 10 -> 1
// 00 11 -> 0
	0000 0011
	0000 0110
-------------------
	0000 0101

得到结果为0000 0101,转换为十进制数后为5
图1-3


4. 按位取反运算符:~

  • 性质:一元运算符
  • 用法:~1 (~操作数)
  • 规则
    • 正数按位取反(见4.1)
    • 负数按位取反(见4.2)

4.1 正数按位取反

规则如下:

  1. 首先将十进制正整数转换为二进制数,这里取1为例
    1 -> 0000 0001
  2. 其次将二进制的原码进行取反,得到结果为1111 1110
	0000 0001
-------------------
	1111 1110
  1. 此时1111 1110的第一位1为符号为,表示这个数的正负,1为负,0为正,这个符号位接下来不参与运算,也就是说我们要取除了第1位的后7位进行运算,此处为:111 1110,对这个操作数先取反再+1,就是我们最后得到的结果:
// 取反操作
	111 1110
-------------------
	000 0001
+  0000 0001	// 十进制的1转成二进制也就是 0000 0001
-------------------
	000 0010
  1. 拼接符号位与运算结果:1000 0010
    第一位符号位为1,表示这是一个负数,计算后面的二进制数得出结果为2,所以结果就是-2
    图4-1

4.2 负数按位取反

规则如下:

  1. 首先将十进制正整数转换为二进制数,这里取-2为例
    2 -> 1000 0010 因为是负数,所以第一位为1
  2. 保留第1位符号位,对后7位取反且+1
	000 0010
-------------------
	111 1101
+  0000 0001
-------------------
	111 1110
  1. 合并符号位与操作数后整体进行取反
	1111 1110
-------------------
	0000 0001
  1. 将运算后原码转换为十进制数:0000 0001 -> 1
    图4-2

5. 右移运算符:>>

  • 性质:二元操作符
  • 用法:3 >> 1 (操作数 >> 右移位数)
  • 规则:符号位不变,按位右移,左边补0
  • 原理:先把3转换为二进制数0000 0011
	0  |000 0011|
-------|--------|----
   	0  |000 0001|1	// 最后一位的1因为右移被挤掉了,左边补一个0,因为二进制数的位数是固定的

所以最后得到的结果就是:0000 0001,转换为十进制数就是1
图5-1


6. 左移运算符:<<

  • 性质:二元操作符
  • 用法:1 << 2 (操作数 << 左移位数)
  • 规则:符号位不变,按位左移,右边补0
  • 原理:基本的原理与右移运算符一样,先把1转换为二进制数0000 0001
	0   |000 0001|
--------|--------|-
	0 00|000 0100|	// 左移2位,左边被挤掉2个0,右边补两个0

所以最后得到的结果就是:0000 0100,转换为十进制数为4
图6-1
如果这里你跟着写了一遍的话,你会发现:我们可以使用1 << x来求2的x次幂,比Math.pow(2, x)要简洁
JS中的按位运算符们_第1张图片


小结

虽然平时基本上并不会接触到位级的运算,但该了解的还是要了解到,经常在网上看到JavaScript奇技淫巧用到位运算符,计算机博大精深,路还长,保持向前。

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