ECMAScriptjavascript运算符——位运算符

眼前的话

  位运算符是相当底层的运算,由于其很不直观,所以并不常用。可是,其速度极快,且合理使用能达到很好的意义。本文将介绍javascript中时常被忽视的运算符——位运算符

 

二进制表示

  ECMAScript中的所有数值皆以IEEE-754
64位格式存储,但位操作符并不间接操作64位的值,而是以32位带符号的整数举办演算的,并且重临值也是一个32位带符号的平头

  这种位数转换使得在对优秀的NaN和Infinity值应用位操作时,这五个值都会被当成0来拍卖

  假若对非数值应用位操作符,会先使用Number()将该值转换成数值再拔取位操作,得到的结果是一个数值

//'|'表示按位或,一个整数与0按位或运算可以得到它本身,一个小数与0按位或运算可以得到取整效果
console.log( 1.3 | 0);//1
console.log( 1.8 | 0);//1
console.log( Infinity | 0);//0
console.log( -Infinity | 0);//0
console.log( NaN | 0);//0
console.log('12px' | 0);//0
console.log('12' | 0);//12

  有标志整数使用32位中的前31位表示整数数值,用第32位表示整数符号,0意味正数,1表示负数。表示符号的位叫做符号位,符号位的值决定了别样位数值的格式。其中,正数以纯二进制格式存储,31位中的每一位都表示2的幂。第一位(叫做位0)表示2的0次,第二位表示2的1次,以此类推。没有采纳的位以0填充,即忽略不计

  例如,数值18的二进制表示是00000000000000000000000000010010,或者更简洁的10010。这是5个有效位,这5位我就控制了实际上的值

ECMAScript 1

console.log((18).toString(2));//"10010"
console.log(0b00000000000000000000000000010010);//18

ECMAScript 2

  负数同样以二进制存储,但利用的格式是二进制补码。计算一个数值的二进制补码,需要通过下列3个步骤:

  【1】求这多少个数值相对值的二进制码

  【2】求二进制反码,即将0替换成1,将1交换成0

  【3】拿到的二进制反码加1

  例如,要确定-18的二进制表示,首先必须得到18的二进制表示,如下所示:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

  接下去,统计二进制反码,如下所示:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

  最终,在二进制反码上加 1,如下所示:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101
                                      1
---------------------------------------
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110

  因而,-18 的二进制表示即 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110

  ECMAScript会尽力向我们隐藏所有那么些音讯,在以二进制字符串模式出口一个负数时,我们看看的只是这一个负数相对值的二进制码后边加上了一个负号

var num = -18;
console.log(num.toString(2));//'-10010'

  位运算符可以展开7种运算,包括按位非(NOT)、按位与(AND)、按位或(OR)、按位异或(XOR)、左移、有记号右移和无符号右移

 

按位非(NOT)

  按位非操作符由一个波浪线(~)表示,执行按位非的结果就是回来数值的反码。其本质是操作数的负值减1

var num1 = 25;
var num2 = ~num1;
console.log(num2);//-26

  对一个整数五次按位非,可以获取它自己;对一个小数五回按位非,可以收获取整效果

console.log(~~3);//3
console.log(~~3.1);//3
console.log(~~3.9);//3

 

按位与(AND)

  按位与操作符由一个和号符号(&)表示,它有七个操作符数。从实质上讲,按位与操作就是将几个数值的每一位对齐,然后依照下表中的规则,对相同地点上的四个数执行AND操作

第一个数值的位        第二个数值的位         结果
1                        1                1
1                        0                0
0                        1                0
0                        0                0

  按位与操作只有在多少个数值的对应位都是1时才回去1,任何一位是0,结果都是0

var iResult = 25 & 3;
console.log(iResult);//"1"

//分析如下
 25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
  3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
---------------------------------------------
AND = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

 

按位或(OR)

  按位或操作符由一个竖线符号(|)表示,同样也有多少个操作数,按位或操作听从下边这多少个真值表

第一个数值的位        第二个数值的位         结果
1                        1                1
1                        0                1
0                        1                1
0                        0                0

  按位或操作在有一个位是1的景象下就回到1,而惟有在几个位都是0的图景下才再次回到0

var iResult = 25 | 3;
console.log(iResult);//"27"

//分析如下
25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
 3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
--------------------------------------------
OR = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1011

  一个整数与0按位或运算可以得到它本身,一个小数与0按位或运算可以得到取整效果

console.log(3.1 | 0);//3
console.log(3.9 | 0);//3

 

按位异或(XOR)

  按位异或操作符由一个安插符号(^)表示,也有四个操作数。以下是按位异或的真值表

第一个数值的位        第二个数值的位         结果
1                        1                0
1                        0                1
0                        1                1
0                        0                0

  按位异或的六个数值相同时重回0,不同时重回1

var iResult = 25 ^ 3;
console.log(iResult);//"26"

//分析如下
 25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
  3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
---------------------------------------------
XOR = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1010

  “异或运算”有一个奇异运用,连续对五个数a和b举行几回异或运算,aˆ=b,
bˆ=a,
aˆ=b,可以互换它们的值。这意味,使用“异或运算”可以在不引入临时变量的前提下,交流三个变量的值

var a=10,b=9;
a ^= b, b ^= a, a ^= b;
console.log(a,b);//9,10

//分析如下
  a = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
  b = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
---------------------------------------------
 a1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

 a1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
  b = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
---------------------------------------------
 b1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

 b1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 
 a1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
---------------------------------------------
 a2 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
//a=a2=10;b=b1=9

  一个平头与0按位异或可以保障其自身,一个小数与0按位异或可以取整

console.log(3.1 ^ 0);//3
console.log(3.9 ^ 0);//3

 

左移

  左移操作符由多少个低于号(<<)表示,这个操作符会将数值的兼具位向左移动指定的位数

  例如,假设将数值2(二进制码为10)向左移动5位,结果就是64(1000000)

ECMAScript 3

var oldValue = 2;
var newValue = oldValue<<5;
console.log(newValue);//64

  左移不会影响操作数的标记位。换句话说,假若将-2向左移动5位,结果将是-64

var oldValue = -2;
var newValue = oldValue<<5;
console.log(newValue);//-64

  左移0位可以实现取整效果

console.log(3.1 << 0);//3
console.log(3.9 << 0);//3

 

有标志右移

  有标志的右移操作符由六个高于号(>>)表示,这多少个操作符会将数值向右移动,但保留符号位(即正负号标记)。有标志的右移操作与左移操作正好相反,即如若将64向右移动5位,结果将变回2

var oldValue = 64;
var newValue = oldValue>>5;
console.log(newValue);//2

  同样,在活动过程中,原数值中也会出现空位。只不过这一次的空位出现在原数值的左手、符号位的右手。而此时ECMAScript会用符号位的值来填充所有空位,以便赢得一个一体化的值

  右移可以模拟2的整除运算

console.log(5>>1);//2
console.log(15>>1);//7

 

无符号右移

  无符号右移操作符由3个高于号(>>>)表示,这么些操作符会将数值的兼具32位都向右移动。对正数来说,无符号右移的结果与有记号右移相同。仍此前边有号子右移为便,倘若将64无标志右移5位,结果依然是2

var oldValue = 64;
var newValue = oldValue>>>5;
console.log(newValue);//2

  但是,对负数就不同等了。首先,无符号右移是以0来填充空位,而不是像有号子右移这样以符号位的值来填充空位。所以,对正数的无符号右移与有称号右移结果同样,但对负数的结果就不同了。其次,无符号右移操作符会把负数的二进制码当成正数的二进制码。而且,由于负数以其绝对值的二进制补码形式表示,由此就会导致无符号右移后的结果非凡之大

var oldValue = -64;
var newValue = oldValue>>>5;
console.log(newValue)//134217726

  要确定-64的二进制表示,首先必须获得64的二进制表示,如下所示:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0000

  接下去,统计二进制反码,如下所示:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 1111

  末了,在二进制反码上加 1,如下所示

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 1111
                                      1
---------------------------------------
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000

  向右移动5位后,如下所示:

0000 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

console.log(0b00000111111111111111111111111110);//134217726

 

周边应用

【1】乘法运算

  利用左移(<<)来促成乘法运算

console.log(2 << 1);//4
console.log(3 << 1);//6
console.log(4 << 1);//8

【2】除法运算

  利用有号子右移(>>)来模拟2的整除运算

console.log(2 >> 1);//1
console.log(5 >> 1);//2
console.log(8 >> 1);//4
console.log(9 >> 1);//4

【3】值互换

  利用异或操作(^)可以兑现值交流的效用

var a=10,b=9;
a ^= b, b ^= a, a ^= b;
console.log(a,b);//9,10

【4】小数取整

  利用取一回按位非、与0按位或、与0按位异或、左移0位、右移0位都能够兑现小数取整效果

console.log(~~3.1);//3
console.log(3.1|0);//3
console.log(3.1^0);//3
console.log(3.1<<0);//3
console.log(3.1>>0);//3

【5】开关

  位运算符可以作为设置对象属性的开关。假定某个对象有三个开关,每个开关都是一个变量。那么,可以安装一个四位的二进制数,它的每个位对应一个开关

var FLAG_A = 1; // 0001
var FLAG_B = 2; // 0010
var FLAG_C = 4; // 0100
var FLAG_D = 8; // 1000

  下面代码设置A、B、C、D多少个开关,每个开关分别占据一个二进制位

  现在假诺需要开拓ABD六个开关,我们可以社团一个掩码变量

var mask = FLAG_A | FLAG_B | FLAG_D;
// 0001 | 0010 | 1000 => 1011

  下边代码对ABD多个变量举办“或运算”,拿到掩码值为二进制的1011

//“或运算”可以确保打开指定的开关
flags = flags | mask;

//“与运算”可以将当前设置中凡是与开关设置不一样的项,全部关闭
flags = flags & mask;

//“异或运算”可以切换(toggle)当前设置,即第一次执行可以得到当前设置的相反值,再执行一次又得到原来的值
flags = flags ^ mask;

//“否运算”可以翻转当前设置,即原设置为0,运算后变为1;原设置为1,运算后变为0
flags = ~flags;

 

参考资料

【1】 ES5/位运算移位运算符
https://www.w3.org/html/ig/zh/wiki/ES5/expressions
【2】 阮一峰Javascript标准参照教程——运算符
http://javascript.ruanyifeng.com/grammar/operator.html#toc16
【3】《javascript权威指南(第6版)》第4章 表明式和运算符
【4】《javascript高级程序设计(第3版)》 第3章 基本概念