 |
Побитовые операторы
|
|
|
|
Побитовые операторы интерпретируют операнды как последовательность из 32 битов (нулей и единиц). Они производят операции, используя двоичное представление числа, и возвращают новую последовательность из 32 бит (число) в качестве результата.
Эта глава требует дополнительных знаний в программировании и не очень важная, при первом чтении вы можете пропустить её и вернуться потом, когда захотите понять, как побитовые операторы работают.
Формат 32-битного целого числа со знаком
Побитовые операторы в JavaScript работают с 32-битными целыми числами в их двоичном представлении.
Это представление называется «32-битное целое со знаком, старшим битом слева и дополнением до двойки».
Разберём, как устроены числа внутри подробнее, это необходимо знать для битовых операций с ними.
- Что такое двоичная система счисления, вам, надеюсь, уже известно. При разборе побитовых операций мы будем обсуждать именно двоичное представление чисел, из 32 бит.
- Старший бит слева — это научное название для самого обычного порядка записи цифр (от большего разряда к меньшему). При этом, если больший разряд отсутствует, то соответствующий бит равен нулю.
Примеры представления чисел в двоичной системе:
a = 0; // 00000000000000000000000000000000
a = 1; // 00000000000000000000000000000001
a = 2; // 00000000000000000000000000000010
a = 3; // 00000000000000000000000000000011
a = 255;// 00000000000000000000000011111111
Обратите внимание, каждое число состоит ровно из 32-битов.
- Дополнение до двойки — это название способа поддержки отрицательных чисел.
Двоичный вид числа, обратного данному (например, 5 и -5) получается путём обращения всех битов с прибавлением 1.
То есть, нули заменяются на единицы, единицы — на нули и к числу прибавляется 1. Получается внутреннее представление того же числа, но со знаком минус.
|
|
|
Например, вот число 314:
Чтобы получить -314, первый шаг — обратить биты числа: заменить 0 на 1, а 1 на 0:
Второй шаг — к полученному двоичному числу приплюсовать единицу, обычным двоичным сложением: 11111111111111111111111011000101 + 1 = 11111111111111111111111011000110.
Итак, мы получили:
-314 = 11111111111111111111111011000110
Принцип дополнения до двойки делит все двоичные представления на два множества: если крайний-левый бит равен 0 — число положительное, если 1 — число отрицательное. Поэтому этот бит называется знаковым битом.
Список операторов
В следующей таблице перечислены все побитовые операторы. Далее операторы разобраны более подробно.
| Оператор | Использование | Описание |
| Побитовое И (AND) | a & b | Ставит 1 на бит результата, для которого соответствующие биты операндов равны 1. |
| Побитовое ИЛИ (OR) | a | b | Ставит 1 на бит результата, для которого хотя бы один из соответствующих битов операндов равен 1. |
| Побитовое исключающее ИЛИ (XOR) | a ^ b | Ставит 1 на бит результата, для которого только один из соответствующих битов операндов равен 1 (но не оба). |
| Побитовое НЕ (NOT) | ~a | Заменяет каждый бит операнда на противоположный. |
| Левый сдвиг | a << b | Сдвигает двоичное представление a на b битов влево, добавляя справа нули. |
| Правый сдвиг, переносящий знак | a >> b | Сдвигает двоичное представление a на b битов вправо, отбрасывая сдвигаемые биты. |
| Правый сдвиг с заполнением нулями | a >>> b | Сдвигает двоичное представление a на b битов вправо, отбрасывая сдвигаемые биты и добавляя нули слева. |
Побитовые операторы работают следующим образом:
- Операнды преобразуются в 32-битные целые числа, представленные последовательностью битов. Дробная часть, если она есть, отбрасывается.
- Для бинарных операторов — каждый бит в первом операнде рассматривается вместе с соответствующим битом второго операнда: первый бит с первым, второй со вторым и т.п. Оператор применяется к каждой паре бит, давая соответствующий бит результата.
- Получившаяся в результате последовательность бит интерпретируется как обычное число.
Посмотрим, как работают операторы, на примерах.
|
|
|
|
|
|
