从Java中的取反号‘~’看原码，反码，补码

缘起

一次在写测试程序的时候，随手对2取了一个反，当时代码大意以下:

public static void main(String[] args) {
        int a = 2;
        System.out.println(~a);
    }

按照我当时的想法，以为过程应该是这样的:

1. a = 2,也就是说a的二进制位10，取反就变成了01，因此结果应该为1。

2. 可是实际的结果值是-3，因而就被打脸了。

知识普及

那到底是为何结果和我预期的不一致呢？这就要从计算机经常使用的几个码提及了。首先，java存储的是有符号数，在计算机中，有符号数一般是使用补码存储的，java也不例外。先来看看什么叫原码，反码，补码。

原码

原码就是符号位加上真值的绝对值,即用第一位表示符号, 其他位表示值. 好比若是是8位二进制:

[+1]原 = 0000 0001

[-1]原 = 1000 0001

第一位是符号位. 正数符号位为0，负数为1。

反码

正数的反码是其自己
负数的反码是在其原码的基础上,符号位不变，其他各个位取反.
例如：

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反

补码

正数的补码就是其自己
负数的补码是在反码的基础上+1。
例如:

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补

分析

因此回到一开始的问题，int a = 2 a在计算机中是以补码存储的。

• 对于2这个正数来讲，补码、反码、原码都是相同的，又因为是数值型，在这里我先用八位bit来表示一下：

原码:0000 0010
反码:0000 0010

补码:0000 0010

• 取反
  取反过程是在补码的基础上进行的，因为是按位取反，不管符号位仍是数值位都要取反，因此结果以下:

取反后的补码: 1111 1101

• 换算为值
  那么取反后的补码的实际值是多少呢？咱们须要先把他转化为原码，过程以下:

反码 = 1111 1101 - 1 = 1111 1100

原码 = 反码符号位不变，其他取反 = 1000 0011

因此，最后的值-3