ECMAScript 位運(yùn)算符

位運(yùn)算符是在數(shù)字底層（即表示數(shù)字的 32 個(gè)數(shù)位）進(jìn)行操作的。

重溫整數(shù)

ECMAScript整數(shù)有兩種類型，即有符號(hào)整數(shù)（允許用正數(shù)和負(fù)數(shù)）和無(wú)符號(hào)整數(shù)（只允許用正數(shù)）。在ECMAScript中，所有整數(shù)字面量默認(rèn)都是有符號(hào)整數(shù)，這意味著什么呢？

有符號(hào)整數(shù)使用31位表示整數(shù)的數(shù)值，用第32位表示整數(shù)的符號(hào)，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值范圍從-2147483648到2147483647。

可以以兩種不同的方式存儲(chǔ)二進(jìn)制形式的有符號(hào)整數(shù)，一種用于存儲(chǔ)正數(shù)，一種用于存儲(chǔ)負(fù)數(shù)。正數(shù)是以真二進(jìn)制形式存儲(chǔ)的，前31位中的每一位都表示2的冪，從第1 位（位 0）開(kāi)始，表示2⁰，第2位（位1）表示2¹。沒(méi)用到的位用0填充，即忽略不計(jì)。例如，下圖展示的是數(shù)18的表示法。

18的二進(jìn)制版本只用了前5位，它們是這個(gè)數(shù)字的有效位。把數(shù)字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字符串，就能看到有效位：

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

這段代碼只輸出"10010"，而不是18的32位表示。其他的數(shù)位并不重要，因?yàn)閮H使用前5位即可確定這個(gè)十進(jìn)制數(shù)值。如下圖所示：

負(fù)數(shù)也存儲(chǔ)為二進(jìn)制代碼，不過(guò)采用的形式是二進(jìn)制補(bǔ)碼。計(jì)算數(shù)字二進(jìn)制補(bǔ)碼的步驟有三步：

1. 確定該數(shù)字的非負(fù)版本的二進(jìn)制表示（例如，要計(jì)算-18的二進(jìn)制補(bǔ)碼，首先要確定18的二進(jìn)制表示）
2. 求得二進(jìn)制反碼，即要把0替換為1，把1替換為0
3. 在二進(jìn)制反碼上加1

要確定-18的二進(jìn)制表示，首先必須得到18的二進(jìn)制表示，如下所示：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

接下來(lái)，計(jì)算二進(jìn)制反碼，如下所示：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

最后，在二進(jìn)制反碼上加1，如下所示：

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

因此，-18的二進(jìn)制表示即1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110。記住，在處理有符號(hào)整數(shù)時(shí)，開(kāi)發(fā)者不能訪問(wèn)31位。

有趣的是，把負(fù)整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字符串后，ECMAScript并不以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式顯示，而是用數(shù)字絕對(duì)值的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制代碼前面加負(fù)號(hào)的形式輸出。例如：

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

這段代碼輸出的是"-10010"，而非二進(jìn)制補(bǔ)碼，這是為避免訪問(wèn)位31。為了簡(jiǎn)便，ECMAScript用一種簡(jiǎn)單的方式處理整數(shù)，使得開(kāi)發(fā)者不必關(guān)心它們的用法。

另一方面，無(wú)符號(hào)整數(shù)把最后一位作為另一個(gè)數(shù)位處理。在這種模式中，第32位不表示數(shù)字的符號(hào)，而是值2³¹。由于這個(gè)額外的位，無(wú)符號(hào)整數(shù)的數(shù)值范圍為 0 到 4294967295。對(duì)于小于2147483647的整數(shù)來(lái)說(shuō)，無(wú)符號(hào)整數(shù)看來(lái)與有符號(hào)整數(shù)一樣，而大于2147483647的整數(shù)則要使用位31（在有符號(hào)整數(shù)中，這一位總是 0）。

把無(wú)符號(hào)整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串后，只返回它們的有效位。

注意：所有整數(shù)字面量都默認(rèn)存儲(chǔ)為有符號(hào)整數(shù)。只有ECMAScript的位運(yùn)算符才能創(chuàng)建無(wú)符號(hào)整數(shù)。

位運(yùn)算 NOT

位運(yùn)算NOT由否定號(hào)（~）表示，它是ECMAScript中為數(shù)不多的與二進(jìn)制算術(shù)有關(guān)的運(yùn)算符之一。

位運(yùn)算NOT是三步的處理過(guò)程：

1. 把運(yùn)算數(shù)轉(zhuǎn)換成32位數(shù)字
2. 把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成它的二進(jìn)制反碼
3. 把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)

例如：

var iNum1 = 25;		//25 等于 00000000000000000000000000011001
var iNum2 = ~iNum1;
	//轉(zhuǎn)換為 11111111111111111111111111100110
alert(iNum2);		//輸出 "-26"

位運(yùn)算NOT實(shí)質(zhì)上是對(duì)數(shù)字求負(fù)，然后減1，因此25變-26。用下面的方法也可以得到同樣的方法：

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

位運(yùn)算 AND

位運(yùn)算AND由和號(hào)（&）表示，直接對(duì)數(shù)字的二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。它把每個(gè)數(shù)字中的數(shù)位對(duì)齊，然后用下面的規(guī)則對(duì)同一位置上的兩個(gè)數(shù)位進(jìn)行AND運(yùn)算：

例如，要對(duì)數(shù)字25和3進(jìn)行AND運(yùn)算，代碼如下所示：

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

25和3進(jìn)行AND運(yùn)算的結(jié)果是1。為什么？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

可以看出，在25和3中，只有一個(gè)數(shù)位（位0）存放的都是 1，因此，其他數(shù)位生成的都是0，所以結(jié)果為1。

位運(yùn)算 OR

位運(yùn)算OR由符號(hào)（|）表示，也是直接對(duì)數(shù)字的二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。在計(jì)算每位時(shí)，OR運(yùn)算符采用下列規(guī)則：

仍然使用AND運(yùn)算符所用的例子，對(duì)25和3進(jìn)行OR運(yùn)算，代碼如下：

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

25和3進(jìn)行OR運(yùn)算的結(jié)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

可以看出，在兩個(gè)數(shù)字中，共有4個(gè)數(shù)位存放的是1，這些數(shù)位被傳遞給結(jié)果。二進(jìn)制代碼11011等于27。

位運(yùn)算 XOR

位運(yùn)算XOR由符號(hào)（^）表示，當(dāng)然，也是直接對(duì)二進(jìn)制形式進(jìn)行運(yùn)算。XOR不同于OR，當(dāng)只有一個(gè)數(shù)位存放的是1時(shí)，它才返回1。真值表如下：

對(duì)25和3進(jìn)行XOR運(yùn)算，代碼如下：

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

25和3進(jìn)行XOR運(yùn)算的結(jié)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

可以看出，在兩個(gè)數(shù)字中，共有4個(gè)數(shù)位存放的是1，這些數(shù)位被傳遞給結(jié)果。二進(jìn)制代碼11010等于26。

左移運(yùn)算

左移運(yùn)算由兩個(gè)小于號(hào)表示（<<）。它把數(shù)字中的所有數(shù)位向左移動(dòng)指定的數(shù)量。例如，把數(shù)字2（等于二進(jìn)制中的10）左移5位，結(jié)果為64（等于二進(jìn)制中的 1000000）：

var iOld = 2;		//等于二進(jìn)制 10
var iNew = iOld << 5;	//等于二進(jìn)制 1000000 十進(jìn)制 64

注意：在左移數(shù)位時(shí)，數(shù)字右邊多出5個(gè)空位。左移運(yùn)算用0填充這些空位，使結(jié)果成為完整的32位數(shù)字。

注意：左移運(yùn)算保留數(shù)字的符號(hào)位。例如，如果把-2左移5位，得到的是-64，而不是64。“符號(hào)仍然存儲(chǔ)在第32位中嗎？”是的，不過(guò)這在ECMAScript后臺(tái)進(jìn)行，開(kāi)發(fā)者不能直接訪問(wèn)第32個(gè)數(shù)位。即使輸出二進(jìn)制字符串形式的負(fù)數(shù)，顯示的也是負(fù)號(hào)形式（例如，-2將顯示-10。）

有符號(hào)右移運(yùn)算

有符號(hào)右移運(yùn)算符由兩個(gè)大于號(hào)表示（>>）。它把32位數(shù)字中的所有數(shù)位整體右移，同時(shí)保留該數(shù)的符號(hào)（正號(hào)或負(fù)號(hào)）。有符號(hào)右移運(yùn)算符恰好與左移運(yùn)算相反。例如，把64右移5位，將變?yōu)?：

var iOld = 64;		//等于二進(jìn)制 1000000
var iNew = iOld >> 5;	//等于二進(jìn)制 10 十進(jìn)制 2

同樣，移動(dòng)數(shù)位后會(huì)造成空位。這次，空位位于數(shù)字的左側(cè)，但位于符號(hào)位之后。ECMAScript用符號(hào)位的值填充這些空位，創(chuàng)建完整的數(shù)字，如下圖所示：

無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算

無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算符由三個(gè)大于號(hào)（>>>）表示，它將無(wú)符號(hào)32位數(shù)的所有數(shù)位整體右移。對(duì)于正數(shù)，無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算的結(jié)果與有符號(hào)右移運(yùn)算一樣。

用有符號(hào)右移運(yùn)算中的例子，把64右移5位，將變?yōu)?：

var iOld = 64;		//等于二進(jìn)制 1000000
var iNew = iOld >>> 5;	//等于二進(jìn)制 10 十進(jìn)制 2

對(duì)于負(fù)數(shù)，情況就不同了。

無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算用0填充所有空位。對(duì)于正數(shù)，這與有符號(hào)右移運(yùn)算的操作一樣，而負(fù)數(shù)則被作為正數(shù)來(lái)處理。

由于無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)32位的正數(shù)，所以負(fù)數(shù)的無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算得到的總是一個(gè)非常大的數(shù)字。例如，如果把-64右移5位，將得到134217726。如何得到這種結(jié)果的呢？

要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要把這個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)的等價(jià)形式（盡管該數(shù)字本身還是有符號(hào)的），可以通過(guò)以下代碼獲得這種形式：

var iUnsigned64 = -64 >>> 0;

然后，用Number類型的toString()獲取它的真正的位表示，采用的基為2：

alert(iUnsigned64.toString(2));

這將生成11111111111111111111111111000000，即有符號(hào)整數(shù)-64的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，不過(guò)它等于無(wú)符號(hào)整數(shù)4294967232。

出于這種原因，使用無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算符要小心。