JS中的位运算

在计算机中，所有的数据和指令在底层都是以二进制数的形式存储和处理的。二进制数使用两个字符（0和1）来表示数字，每一位代表一个不同的幂次

29 June, 2024

二进制数简介

探索之前我们先复习一遍二进制中的基础知识概要

在计算机中，所有的数据和指令在底层都是以二进制数的形式存储和处理的。二进制数使用两个字符（0和1）来表示数字，每一位代表一个不同的幂次。对于二进制数 1010 来说：

简介

加起来: $2^3$ + 0 + $2^1$ + 0 = 10

在JS中，二进制数可以通过前缀 0b 或 0B 来表示。例如：

let binaryNum = 0b1010 // 二进制数表示法

将二进制数转位十进制

使用 Number
使用 parseInt

Number(0b1010) // 10
parseInt('1010', 2) // 10

将十进位数转位二进制数

使用 toString

Number(10).toString(2) // '1010'

除了创建和转换二进制数外，JS还提供一些操作二进制数的方法。

位运算

位运算符是操作二进制数的方法

按位运算符会将其操作数转换为 32 位有符号整数，再执行运算

按位与（&）

a & b 规则：两个1返回1，不同为0

let a = 0b1101 // 13
let b = 0b0011 // 3
let c = a & b // 1

按位与

按位或（｜）

a | b 规则：对应位，存在一个1就是1，否则就是0

let a = 0b1101 // 13
let b = 0b0011 // 3
let c = a | b // 15

按位或

按位异或（^）

a ^ b 规则是：两个对应位不同返回1，否则是0

let a = 0b1101 // 13
let b = 0b0011 // 3
let c = a ^ b // 14

按位异或

按位非（～）

~a 规则是：按位取反

使用补码表示法

在JS中会将操作数转为32位整数，然后再对每一位进行取反操作。

如上我们用的例子 let a = 0b1101 转为32位整数为 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1101
取反后为负数 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0010
要把负数补码转为负数原码。负数的补码是符号位不变，减1
补码表示为： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001
取反为：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110

故补码表示为其最后的结果结果

let a = 0b1101 // 13
~a // -0b1110 -> -14

左移（<<）

a << b 规则为：将 a 的位数往左移 b 位数，右边空缺则补0

…0000 1101

…0000 0011

…0110 1000

let a = 0b1101 // 13
let b = 0b0011 // 3
let c = a << b // 104

左移赋值（<<=）

左移简写，上面的例子使用左移赋值简写的话是 a <<= 3

右移（>>)

a >> b 规则为：将 a 的位数往右移 b 位数，右边移出抛弃，左边空缺则补符号位

…0000 1101

…0000 0011

…0000 0001

let a = 0b1101 //13
let b = 0b0011 // 3
let c = a >> b // 1

无符号右移（<<<）

a >>> b 规则是：区别于右移是，左边空缺的填充0

应用场景

使用位运算符的应用场景

标识符

例如 rollup 源码中，使用了左移运算符，创建唯一的按位操作友好的标识符。

export const enum Flag {
	included = 1 << 0,
	deoptimized = 1 << 1,
	tdzAccessDefined = 1 << 2,
	tdzAccess = 1 << 3
	...
}

export function isFlagSet(flags: number, flag: Flag): boolean {
	return (flags & flag) !== 0;
}

export function setFlag(flags: number, flag: Flag, value: boolean): number {
	return (flags & ~flag) | (-value & flag);
}

权限管理

const READ = 0b001;
const WRITE = 0b010;
const EXECUTE = 0b100;

let permissions = 0;

// 设置权限
permissions |= READ | WRITE;

// 检查权限
let canRead = (permissions & READ) !== 0;
let canWrite = (permissions & WRITE) !== 0;
let canExecute = (permissions & EXECUTE) !== 0;

console.log({ canRead, canWrite, canExecute }); // { canRead: true, canWrite: true, canExecute: false }

// 取消权限
permissions &= ~WRITE;
canWrite = (permissions & WRITE) !== 0;
console.log({ canWrite }); // { canWrite: false }