js 操作符 —— 位操作符详解

这篇文章不讲一元运算符，也就是 + 、-、 *、 /、 =、 ||、 &&、！这些。

位运算符是在数字底层（即表示数字的32个数位）进行操作的。

有符号整数使用 32 位的前 31 位表示整数值。第 32 位表示数值的符号，如 0 表示正，1 表示负。这一位称为符号位。

正值以真正的二进制格式存储，即 31位中的每一位都代表 2 的幂。第一位（称为第 0 位）表示 2的0次幂，第二位表示 2的1次幂，依此类推。如果一个位是空的，则以0填充，相当于忽略不计。比如，数值18的二进制格式为00000000000000000000000000010010，或更精简的 10010。后者是用到的 5 个有效位，决定了实际的值。

负值以一种称为二补数（或补码）的二进制编码存储。一个数值的二补数通过如下 3 个步骤计算得到：

(1) 确定绝对值的二进制表示（如，对于-18，先确定 18 的二进制表示）；
(2) 找到数值的一补数（或反码），换句话说，就是每个 0 都变成 1，每个 1 都变成 0；
(3) 给结果加 1。

基于上述步骤确定-18 的二进制表示，首先从 18 的二进制表示开始

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

然后，计算一补数，即反转每一位的二进制值：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

最后，给一补数加 1：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

                                      1

---------------------------------------

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110

所以，-18 的二进制表示就是 11111111111111111111111111101110。

1. 按位非（~）
（~）是返回数值的一补数。

let num1 = 25;      // 二进制 00000000000000000000000000011001

let num2 = ~num1;   // 二进制 11111111111111111111111111100110

console.log(num2);  // -26

可以看出，（~）可以当做是这个数的绝对值取反减1的二进制数；
*** 小技巧：对一个小数两次按位非，可以得到取整效果。

console.log(~~2.5); // 2

2. 按位与（&）
按位与操作符用和号（&）表示，有两个操作数。本质上，按位与就是将两个数的每一个位对齐，然后基于真值表中的规则，对每一位执行相应的与操作。
tips: 是转化成二进制的对应位数下的值是否一致；

let result = 25 & 3;

console.log(result); // 1

25 和 3 的按位与操作的结果是 1。为什么呢？看下面的二进制计算过程：

25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001

 3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

---------------------------------------------

 & = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 

如上所示，25 和 3 的二进制表示中，只有第 0 位上的两个数都是 1。于是结果数值的所有其他位都会以 0 填充，因此结果就是 1。

*** 小技巧：和1进行按位&操作来判断其奇偶性，比如 num&1，若为1，则num是奇数；若为0，则num是偶数。

3. 按位或（|）
按位或操作符用管道符（|）表示，同样有两个操作数。按位或操作在至少一位是 1 时返回 1，两位都是 0 时返回 0。

let result = 25 | 3;

console.log(result); // 27 

可见 25 和 3 的按位或操作的结果是 27：

 25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001

  3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

---------------------------------------------

 | = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1011

在参与计算的两个数中，有 4 位都是 1，因此它们直接对应到结果上。二进制码 11011 等于 27。

4. 按位异或（^）
按位异或用脱字符（^）表示，同样有两个操作数。
按位异或与按位或的区别是，它只在一位上是 1 的时候返回 1（两位都是 1 或 0，则返回 0）。

let result = 25 ^ 3;

console.log(result); // 26

可见，25 和 3 的按位异或操作结果为 26，如下所示：

 25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001

  3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

---------------------------------------------

  ^ = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1010

两个数在 4 位上都是 1，但两个数的第 0 位都是 1，因此那一位在结果中就变成了 0。其余位上的 1

在另一个数上没有对应的 1，因此会直接传递到结果中。二进制码 11010 等于 26。

5. 左移（<<）
左移操作符用两个小于号（<<）表示，会按照指定的位数将数值的所有位向左移动。比如，如果数值 2（二进制 10）向左移 5 位，就会得到 64（二进制 1000000）

左移会保留它所操作数值的符号。比如，如果-2 左移 5 位，将得到-64，而不是正 64。

6. 有符号右移（>>）
有符号右移由两个大于号（>>）表示，会将数值的所有 32 位都向右移，同时保留符号（正或负）。有符号右移实际上是左移的逆运算。比如，如果将 64 右移 5 位，那就是 2。

7. 无符号右移（>>>）

无符号右移用 3 个大于号表示（>>>），会将数值的所有 32 位都向右移。
对于正数：无符号右移与有符号右移结果相同。仍然以前面有符号右移的例子为例，64 向右移动 5 位，会变成 2。
对于负数：因为负数是其绝对值的二补数，所以右移之后结果变得非常之大。

let num= -64; // 等于二进制 11111111111111111111111111000000

let result = num >>> 5; // 等于十进制 134217726