JavaScript中奇特的~运算符

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本次分享一下并不是很常用的按位非运算符~的原理以及一点点用法。

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JavaScript小众系列开始更新啦

——何时完结不确定，写多少看我会多少！这是已经更新的地址：

小众系列之按位非运算符：JavaScript中奇特的~运算符
小众系列之终极类型转换：从hello world看JavaScript隐藏的黑魔法制
小众系列之隐式类型转换：从[] == ![]看隐式强制转换机制
小众系列之事件循环：从HTML5与PromiseA+规范来看事件循环

这个系列旨在对一些人们不常用遇到的知识点，以及可能常用到但不曾深入了解的部分做一个重新梳理，虽然可能有些部分看起来没有什么用，因为平时开发真的用不到！但个人认为糟粕也好精华也罢里面全部蕴藏着JS一些偏本质的东西或者说底层规范，如果能适当避开舒适区来看这些小细节，也许对自己也会有些帮助~文章更新在我的博客，欢迎不定期关注。

~的规则是什么

看下规范里面的定义的~：

产生式 UnaryExpression : ~ UnaryExpression 按照下面的过程执行：

令 expr 为解释执行 UnaryExpression 的结果。

令 oldValue 为 ToInt32(GetValue(expr))。

返回 oldValue 按位取反的结果。结果为 32位有符号整数。

总结一下即将数字进行抽象Toint32操作，再进行按位取反。那么再来看下关于Toint32:

image

数字进行Toint32操作会转化成32位有符号数，第一位为符号位，后面31位为表示整数数值。最后对数字进行按位取反即可得到~转换后的结果。

举个🌰

//以18为例子，进行Toint32抽象操作
//将18表示为二进制形式
     0    000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010
//|符号位||              数值部分                |  

//按位取反
    1     111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101
//|符号位||              数值部分                |

可以发现现在将18进行了按位非操作之后这个数变成了一个负数，同时我们可以看到这么多个1。。感觉这个负数很大啊？所以~18会是一个很大的负数么？我们打印看下：

image

好像和预料中的有些出入？

负数是如何存成二进制的？

我们可以直接打印看下：

image

然而这并不是我们想要的，会有这个结果是因为ECMAScript采用了这样简单的方式来避免开发者接触一些底层的操作，真实的存储二进制负数的方式应该是采用补码的形式。而也正是由于补码的操作我们才能解释为什么~18 === -19

补码

生成补码的三个步骤：

确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，首先要确定 18 的二进制表示）

求得二进制反码，即要把 0 替换为 1，把 1 替换为 0

在二进制反码上加 1

我们先不管为什么负数要用补码来存储，先来看下~18 === -19是如何而来的。
根据上述计算-19的补码步骤：

//将19表示为二进制形式
     0    000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0011
//|符号位||              数值部分                |  

//按位取反
    1     111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100
//|符号位||              数值部分                |  

//反码加一
    1     111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100
                                               1
    --------------------------------------------
    1     111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101
//同时 18的按位取反表示为：
    1     111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

所以我们可以看到，由于补码为按位取反并+1，~ 为按位取反，那么也就可以说明为什么~18 === -19 同时我们也可以得出结论即：

~x === -(x+1)

那么为什么负数存储为补码？

因为计算机在做二进制运算的时候，不希望考虑运算数的符号，全部希望执行加法操作来得出正确结果，由此引入了补码的概念。比如我们试图用4-2的结果与4+2的补码结果比对来进行说明：

4 - 2 =>
0100 - 0010 = 0010
4 + (-2) =>
0010 + 1110 = 0010(相加超过位数，溢出自动丢失)

~的应用

对哨位值进行~操作

哨位值一般可以表示失败的意思。例如js中的哨位值如-1，当你执行indexOf操作时，如果找不到目标则返回-1，同时~-1 = 0，由此我们可以将代码转变为：

if(str.indexOf('js') != -1) => if(~indexOf('js'))

那么为什么不使用>=0或者!= -1这种操作呢，在《你不知道的JavaScript》一书中，将之成为“抽象渗漏”，意思是在代码中暴露了底层实现细节，我们可以选择屏蔽掉细节。故 ~ 可以和indexOf进行配合判断真假值，核心思路就是运用了~x === -(x+1)

浮点数取整

我们现在知道~ 会进行按位取反的过程中会进行Toint32抽象操作，在这个过程中会将浮点数去掉，只对前面32位整数进行处理。故我们可以使用~进行以下操作：

~~3.12 = 3

同时需要注意由于~的特性，小数点后面的部分是直接被干掉的，而不是会进行Math.floor之类的四舍五入操作。

参考资料

最后

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