JavaScript 教程：深入理解位运算符
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ru/ru.javascript.info 位运算符是 JavaScript 中一组特殊的运算符，它们直接操作数字的二进制表示形式。虽然在实际开发中使用频率不高，但在某些特定场景下（如权限控制、加密算法等）非常有用。本文将全面解析 JavaScript 中的位运算符及其应用。
32位二进制表示基础
JavaScript 中的位运算符将操作数视为 32 位二进制序列（由 0 和 1 组成），采用补码形式表示有符号整数：
- 最高位（最左边）是符号位：0 表示正数，1 表示负数
- 补码规则：负数的二进制表示是其绝对值二进制形式的反码加 1
例如，数字 9 的二进制表示：
00000000000000000000000000001001
而 -9 的二进制表示则是：
11111111111111111111111111110111
位运算符一览表
JavaScript 提供了 7 种位运算符：
| 运算符 | 名称 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|---|
& | 按位与 | 两个操作数对应位都为1时结果为1 | a & b |
\| | 按位或 | 两个操作数对应位有一个为1时结果为1 | a \| b |
^ | 按位异或 | 两个操作数对应位不同时结果为1 | a ^ b |
~ | 按位非 | 反转操作数的每一位 | ~a |
<< | 左移 | 将二进制数向左移动指定位数，右侧补0 | a << b |
>> | 带符号右移 | 保留符号位向右移动，左侧补符号位 | a >> b |
>>> | 无符号右移 | 向右移动，左侧补0 | a >>> b |
详细解析各运算符
1. 按位与 (&)
规则：两个操作数的对应位都为1时，结果位才为1
9 & 14 // 8
/*
9: 00001001
14: 00001110
& ---------
00001000 (8)
*/
应用场景：检查特定位是否设置（如权限检查）
2. 按位或 (|)
规则：两个操作数的对应位有一个为1时，结果位就为1
9 | 14 // 15
/*
9: 00001001
14: 00001110
| ---------
00001111 (15)
*/
应用场景：设置特定位
3. 按位异或 (^)
规则：两个操作数的对应位不同时，结果位为1
9 ^ 14 // 7
/*
9: 00001001
14: 00001110
^ ---------
00000111 (7)
*/
特殊性质：
a ^ a = 0a ^ 0 = a- 可逆性：
a ^ b ^ b = a
应用场景：简单加密、交换变量值
// 交换两个变量的值（不使用临时变量）
let a = 5, b = 7;
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
4. 按位非 (~)
规则：反转操作数的每一位（包括符号位）
~9 // -10
/*
9: 00001001
~ ---------
11110110 (-10)
*/
数学关系：~n = -(n+1)
5. 移位运算符
左移 (<<)
规则：将二进制数向左移动指定位数，右侧补0
9 << 2 // 36
/*
9: 00001001
<<2 --------
00100100 (36)
*/
等效操作：a << b ≈ a * (2^b)
带符号右移 (>>)
规则：保留符号位向右移动，左侧补符号位
9 >> 2 // 2
-9 >> 2 // -3
等效操作：a >> b ≈ Math.floor(a / (2^b))
无符号右移 (>>>)
规则：向右移动，左侧补0（不考虑符号位）
-9 >>> 2 // 1073741821
实用案例：权限控制系统
位运算在权限控制系统中非常实用。假设我们有如下权限：
- 查看：1 (0001)
- 编辑：2 (0010)
- 删除：4 (0100)
- 管理：8 (1000)
// 定义权限
const PERMISSIONS = {
VIEW: 1,
EDIT: 2,
DELETE: 4,
ADMIN: 8
};
// 用户权限组合
let userPermissions = PERMISSIONS.VIEW | PERMISSIONS.EDIT; // 3 (0011)
// 检查权限
function hasPermission(userPermissions, permission) {
return (userPermissions & permission) === permission;
}
// 添加权限
function addPermission(userPermissions, permission) {
return userPermissions | permission;
}
// 移除权限
function removePermission(userPermissions, permission) {
return userPermissions & ~permission;
}
注意事项
- 32位限制：所有位运算都限制在32位整数范围内
- 运算符优先级：位运算符优先级较低，建议使用括号明确运算顺序
- 性能考虑：现代JavaScript引擎中，位运算不一定比常规运算快
总结
位运算符虽然不常用，但在特定场景下非常强大。理解它们的工作原理可以帮助你：
- 编写更高效的代码（在适当场景）
- 实现紧凑的数据结构（如权限位掩码）
- 理解底层计算机原理
- 解决特定算法问题
虽然现代JavaScript开发中位运算使用频率不高，但作为专业开发者，理解这些概念仍然是很有价值的。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
