js中的位运算

2020-05-01 本文已影响0人风雅欢乐

在了解位运算之前, 必须先了解一下什么是原码, 反码和补码, 以及二进制与十进制的转换.

原码
一个数在计算机中是以二进制的形式存在的, 其中第一位存放符号, 正数为0, 负数为1. 原码就是用第一位存放符号的二进制数值. 例如2的原码为00000010, -2的原码为10000010

反码
正数的反码是它本身, 负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反.

[+3]=[00000011]原=[00000011]反
[-3]=[10000011]原=[11111100]反

可见如果一个反码表示的是负数, 并不能直观的看出它的数值, 通常要将其转换成原码再计算

补码
正数的补码是它本身, 负数的补码是在其原码基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即负数的补码为在其反码的基础上+1)

[+3]=[00000011]原=[00000011]反=[00000011]补
[-3]=[10000011]原=[11111100]反=[11111101]补

可见对于负数, 补码的表示方式也是让人无法直观的看出其数值的, 通常也需要转换成原码再计算.

正整数十进制转二进制
正整数的十进制转二进制的方法为将一个十进制数除以2, 得到的商再除以2, 以此类推知道商为1或0时为止, 倒序取得除得的余数, 即为转换所得的二进制数.

负整数十进制转二进制
负整数的十进制转二进制, 先将该负整数对应的正整数转为二进制, 然后对其取反再+1. 即补码的形式

十进制小数转二进制
十进制小数转二进制的方法为"乘2取整", 对十进制的小数部分乘2, 得到的整数部分即是相应的二进制码数, 然后继续对得到的小数部分乘2, 如此不断重复, 直到小数部分为0或达到精度要求为止. 顺序取得每次的整数部分, 即是该十进制小数的二进制表示.

如: 0.8125转为二进制
0.8125*2=1.625    整数部分是1
0.625*2=1.25        整数部分是1
0.25*2=0.5            整数部分是0
0.5*2=1                 整数部分是1
即0.8125的二进制是0.1101

按位运算符有6个
&: 按位与
|: 按位或
^: 按位异或
~: 按位取反
>>: 右移
<<: 左移

1. & 运算

将运算数以二进制表示, 对应位都为1, 则结果为1, 否则为0.

使用场景示例:
判断一个数是奇数还是偶数

function assert(n) {
    if (n & 1) {
        console.log("n是奇数");
    } else {
        console.log("n是偶数");
    }
}

assert(3);    // n是奇数

奇数的二进制码的最后一位数肯定是1, 而1只有最后一位为1, 按位与运算后, 结果肯定只有最后一位数是1. 而偶数的二进制表示的最后一位数是0, 和1进行按位与运算, 结果的所有位都是0.

2. | 运算

将运算数以二进制表示, 对应位有一个为1, 则结果为1, 否则为0.

使用场景示例:
对浮点数向下求整

var num = Math.floor(1.1);    // 1
var num = 1.1 | 0;            // 1

其实浮点数是不支持位运算的, 所以会先把小数位丢弃, 然后以整数进行位运算, 而任何数与0进行按位或操作, 结果都是它本身, 就好像是对浮点数向下求整.

3. ^ 运算

将运算数以二进制表示, 对应位相同为0, 相异为1.
异或满足交换律和结合律, 数字与它本身进行异或操作, 得到0; 数字与0进行异或操作, 得到它本身.

使用场景示例:
交换两个变量数字的值

// 普通方式
var num1 = 1, num2 = 2, temp;
temp = num1;
num1 = num2;
num2 = temp;

// 第二种方式
var num1 = 1, num2 = 2;
num1 = [num2, num2 = num1][0];
console.log(num1);  // 2
console.log(num2);  // 1

// 按位异或的方式
var num1 = 1, num2 = 2;
num1 ^= num2;
num2 ^= num1;
num1 ^= num2;
console.log(num1);  // 2
console.log(num2);  // 1

4. ~ 运算

将操作数转换为二进制数, 然后按位求反.

浮点数是不支持位运算的，所以会先直接去除小数部分，转成整数再进行位运算，就好像是对浮点数向下求整.
~~可以进行类型转换,位运算会默认将非数字类型转换成数字类型再进行运算（转换结果为整数直接去除小数部分）

使用场景示例:
类型转换

~~true == 1;
~~false == 0;
~~"" == 0;
~~"all" == 0;
~~"32all" == 0;
~~"all43" == 0;
~~[] == 0;
~~undefined ==0;
~~!undefined == 1;
~~null == 0;
~~!null == 1;
~~(5.9) == 5;
~~(5.2) == 5;
~~(-5.9) == -5;

// 以上所有结果都为true

移位运算符

移位运算符将操作数转换成二进制, 然后向左或向右移动, 超过的位丢弃, 空出的位补0.