「位运算」计算机基础复习

前言

这两天有点闲，划水太严重。没有学习啥东西，跑去翻了一下书，看到 &, |, ^, ~, << ,>> 这些位运算。而后就想起来了计算机的 原码，反码 和 补码。感受写了两年的前端，我好像早已把这些东西抛之脑后，对于位运算我好像也没用过。写这个算是给本身复习，记录一下吧。

原码、反补以及补码

在这以前咱们能够先了解一下机器数和真值。机器数是将符号"数字化"的数，是数字在计算机中的二进制表示形式。机器数有两个特色：一是符号数字化，二是其数的大小受机器字长的限制。真值是指在必定的时间及空间(位置或状态)条件下，被测量所体现的真实数值。真值是一个变量自己所具备的真实值，它是一个理想的概念，通常是没法获得的。因此在计算偏差时，通常用约定真值或相对真值来代替。一般所说的真值能够分为“理论真值”、“约定真值”和“相对真值”。

计算机中的符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位，三种表示方法各不相同。

• 原码：是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前面增长了一位符号位（即最高位为符号位）：正数该位为0，负数该位为1（0有两种表示：+0和-0），其他位表示数值的大小。

• 反码：反码一般是用来由原码求补码或者由补码求原码的过渡码。反码跟原码是正数时，同样；负数时，反码就是原码符号位除外，其余位按位取反。

• 补码：正数的补码就是其自己，负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其他各位取反, 最后+1。

数值	原码	反码	补码
+1	0000 0001	0000 0001	0000 0001
-1	1000 0001	1111 1110	1111 1111

按位与 &

只有对应的两个二进位都为1时，结果位才为1。参与运算的两个数均以补码出现。

5 & 6
0000 0101
0000 0110
--------
00000100

// 将 0000 0100 转换为十进制为 4

-5 & 6
1111 1011
0000 0110
--------
0000 0010

// 将 0000 0010 转换为十进制为 2
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按位或 |

只要对应的两个二进位有一个为1时，结果位就为1。当参与运算的是负数时，参与两个数均以补码出现。

3 | 4
0000 0011
0000 0110
---------
0000 0111

// 将 0000 0111 转换为十进制为 7

-3 | 4
1111 1101
0000 0100
---------
1111 1101
// 逐位取反 + 1
1000 0011

// 将 1000 0011 转换为十进制为 -3
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按位异或 ^

若是对应的两个二进位值不相同，则异或结果为1。若是对应的两个二进位值相同，异或结果为0。

7 ^ 8
0000 0111
0000 1000
---------
0000 1111

// 将 0000 1111 转换为十进制为 15

-7 ^ 8
1111 1001
0000 1000
---------
1111 0001
// 逐位取反 + 1
1000 1111

// 将 1000 1111 转换为十进制为 -15
复制代码

按位取反 ~

二进制值每一位取反，0变1，1变0。

~10
0000 1010
---------
0111 0101
// 逐位取反 + 1
1000 1011

// 将 1000 1011 转换为十进制为 -11

~-10
1000 1010
---------
1111 0110
// 逐位取反 + 1
0000 1001

// 将 0000 1001 转换为十进制为 9
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按位左移 <<

参加运算的数换算为二进制后，进行左移运算，用来将一个数各二进制位所有向左移动若干位。

10 << 2
0000 1010
---------
0010 1000

// 将 0010 1000 转换为十进制为 40

-10 << 2
1000 1010
---------
// 先求补码，按位取反 + 1
1111 0110
// 左移 2 位
1101 1000
// 求补码，按位取反 + 1
1010 1000

// 将 1010 1000 转换为十进制为 -40
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按位右移 >>

参加运算的数换算为二进制后，进行左移运算，用来将一个数各二进制位所有向右移动若干位。

10 >> 2
0000 1010
---------
0000 0010

// 将 0000 0010 转换为十进制为 2

-10 >> 2
1000 1010
---------
// 先求补码，按位取反 + 1
1111 0110
// 右移 2 位
1111 1101
// 求补码，按位取反 + 1
1000 0011

// 将 1010 1000 转换为十进制为 -3
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最高位为符号位！

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