ECMAScript 位运算符

位运算符是在数字底层（即表示数字的 32 个数位）进行操做的。

重温整数

ECMAScript 整数有两种类型，即有符号整数（容许用正数和负数）和无符号整数（只容许用正数）。在 ECMAScript 中，全部整数字面量默认都是有符号整数，这意味着什么呢？

有符号整数使用 31 位表示整数的数值，用第 32 位表示整数的符号，0 表示正数，1 表示负数。数值范围从 -2147483648 到 2147483647。

能够以两种不一样的方式存储二进制形式的有符号整数，一种用于存储正数，一种用于存储负数。正数是以真二进制形式存储的，前 31 位中的每一位都表示 2 的幂，从第 1 位（位 0）开始，表示 2⁰，第 2 位（位 1）表示 2¹。没用到的位用 0 填充，即忽略不计。例如，下图展现的是数 18 的表示法。

18 的二进制版本只用了前 5 位，它们是这个数字的有效位。把数字转换成二进制字符串，就能看到有效位：

var iNum = 18;
alert(iNum.toString(2));	//输出 "10010"

这段代码只输出 "10010"，而不是 18 的 32 位表示。其余的数位并不重要，由于仅使用前 5 位便可肯定这个十进制数值。以下图所示：

负数也存储为二进制代码，不过采用的形式是二进制补码。计算数字二进制补码的步骤有三步：

1. 肯定该数字的非负版本的二进制表示（例如，要计算 -18的二进制补码，首先要肯定 18 的二进制表示）
2. 求得二进制反码，即要把 0 替换为 1，把 1 替换为 0
3. 在二进制反码上加 1

要肯定 -18 的二进制表示，首先必须获得 18 的二进制表示，以下所示：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

接下来，计算二进制反码，以下所示：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

最后，在二进制反码上加 1，以下所示：

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

所以，-18 的二进制表示即 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110。记住，在处理有符号整数时，开发者不能访问 31 位。

有趣的是，把负整数转换成二进制字符串后，ECMAScript 并不以二进制补码的形式显示，而是用数字绝对值的标准二进制代码前面加负号的形式输出。例如：

var iNum = -18;
alert(iNum.toString(2));    //输出 "-10010"

这段代码输出的是 "-10010"，而非二进制补码，这是为避免访问位 31。为了简便，ECMAScript 用一种简单的方式处理整数，使得开发者没必要关心它们的用法。

另外一方面，无符号整数把最后一位做为另外一个数位处理。在这种模式中，第 32 位不表示数字的符号，而是值 2³¹。因为这个额外的位，无符号整数的数值范围为 0 到 4294967295。对于小于 2147483647 的整数来讲，无符号整数看来与有符号整数同样，而大于 2147483647 的整数则要使用位 31（在有符号整数中，这一位老是 0）。

把无符号整数转换成字符串后，只返回它们的有效位。

注意：全部整数字面量都默认存储为有符号整数。只有 ECMAScript 的位运算符才能建立无符号整数。

位运算 NOT

位运算 NOT 由否认号（~）表示，它是 ECMAScript 中为数很少的与二进制算术有关的运算符之一。

位运算 NOT 是三步的处理过程：

1. 把运算数转换成 32 位数字
2. 把二进制数转换成它的二进制反码
3. 把二进制数转换成浮点数

例如：

var iNum1 = 25;        //25 等于 00000000000000000000000000011001
var iNum2 = ~iNum1;    //转换为 11111111111111111111111111100110
alert(iNum2);        //输出 "-26"

位运算 NOT 实质上是对数字求负，而后减 1，所以 25 变 -26。用下面的方法也能够获得一样的方法：

var iNum1 = 25;
var iNum2 = -iNum1 -1;
alert(iNum2);    //输出 -26

位运算 AND

位运算 AND 由和号（&）表示，直接对数字的二进制形式进行运算。它把每一个数字中的数位对齐，而后用下面的规则对同一位置上的两个数位进行 AND 运算：

第一个数字中的数位
第二个数字中的数位
结果

例如，要对数字 25 和 3 进行 AND 运算，代码以下所示：

var iResult = 25 & 3;
alert(iResult);	//输出 "1"

25 和 3 进行 AND 运算的结果是 1。为何？分析以下：

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

能够看出，在 25 和 3 中，只有一个数位（位 0）存放的都是 1，所以，其余数位生成的都是 0，因此结果为 1。

位运算 OR

位运算 OR 由符号（|）表示，也是直接对数字的二进制形式进行运算。在计算每位时，OR 运算符采用下列规则：

第一个数字中的数位
第二个数字中的数位
结果

仍然使用 AND 运算符所用的例子，对 25 和 3 进行 OR 运算，代码以下：

var iResult = 25 | 3;
alert(iResult);	//输出 "27"

25 和 3 进行 OR 运算的结果是 27：

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

能够看出，在两个数字中，共有 4 个数位存放的是 1，这些数位被传递给结果。二进制代码 11011 等于 27。

位运算 XOR

位运算 XOR 由符号（^）表示，固然，也是直接对二进制形式进行运算。XOR 不一样于 OR，当只有一个数位存放的是 1 时，它才返回 1。真值表以下：

第一个数字中的数位
第二个数字中的数位
结果

对 25 和 3 进行 XOR 运算，代码以下：

var iResult = 25 ^ 3;
alert(iResult);    //输出 "26"

25 和 3 进行 XOR 运算的结果是 26：

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

能够看出，在两个数字中，共有 4 个数位存放的是 1，这些数位被传递给结果。二进制代码 11010 等于 26。

左移运算

左移运算由两个小于号表示（<<）。它把数字中的全部数位向左移动指定的数量。例如，把数字 2（等于二进制中的 10）左移 5 位，结果为 64（等于二进制中的 1000000）：

var iOld = 2;        //等于二进制 10
var iNew = iOld << 5;    //等于二进制 1000000 十进制 64

注意：在左移数位时，数字右边多出 5 个空位。左移运算用 0 填充这些空位，使结果成为完整的 32 位数字。

注意：左移运算保留数字的符号位。例如，若是把 -2 左移 5 位，获得的是 -64，而不是 64。“符号仍然存储在第 32 位中吗？”是的，不过这在 ECMAScript 后台进行，开发者不能直接访问第 32 个数位。即便输出二进制字符串形式的负数，显示的也是负号形式（例如，-2 将显示 -10。）

有符号右移运算

有符号右移运算符由两个大于号表示（>>）。它把 32 位数字中的全部数位总体右移，同时保留该数的符号（正号或负号）。有符号右移运算符刚好与左移运算相反。例如，把 64 右移 5 位，将变为 2：

var iOld = 64;		//等于二进制 1000000
var iNew = iOld >> 5;	//等于二进制 10 十进制 2

一样，移动数位后会形成空位。此次，空位位于数字的左侧，但位于符号位以后。ECMAScript 用符号位的值填充这些空位，建立完整的数字，以下图所示：

无符号右移运算

无符号右移运算符由三个大于号（>>>）表示，它将无符号 32 位数的全部数位总体右移。对于正数，无符号右移运算的结果与有符号右移运算同样。

用有符号右移运算中的例子，把 64 右移 5 位，将变为 2：

var iOld = 64;        //等于二进制 1000000
var iNew = iOld >>> 5;    //等于二进制 10 十进制 2

对于负数，状况就不一样了。

无符号右移运算用 0 填充全部空位。对于正数，这与有符号右移运算的操做同样，而负数则被做为正数来处理。

因为无符号右移运算的结果是一个 32 位的正数，因此负数的无符号右移运算获得的老是一个很是大的数字。例如，若是把 -64 右移 5 位，将获得 134217726。如何获得这种结果的呢？

要实现这一点，须要把这个数字转换成无符号的等价形式（尽管该数字自己仍是有符号的），能够经过如下代码得到这种形式：

var iUnsigned64 = -64 >>> 0;

而后，用 Number 类型的 toString() 获取它的真正的位表示，采用的基为 2：

alert(iUnsigned64.toString(2));

这将生成 11111111111111111111111111000000，即有符号整数 -64 的二进制补码表示，不过它等于无符号整数 4294967232。

出于这种缘由，使用无符号右移运算符要当心。