按位运算一元~ (invert)

Question

我对~操作符有点迷惑。代码如下：

a = 1
~a  #-2
b = 15
~b  #-16

~是如何工作的？

我想，~a应该是这样的：

0001 = a
1110 = ~a 

为什么不行？

Answer 1

你说的完全正确。它是two's complement整数表示的产物。

在16位中，1表示为0000 0000 0000 0001。倒置后得到的是1111 1111 1111 1110，它是-2。同样，15是0000 0000 0000 1111。倒置后得到的是1111 1111 1111 0000，它是-16。

一般而言，~n = -n - 1

Answer 2

'~‘运算符的定义为：“x的逐位求逆定义为-(x+1)。它仅适用于整数。”Python Doc - 5.5

这句话的重要部分是，这与“整数”(也称为整数)有关。你的例子代表了一个4位的数字。

'0001' = 1 

4位数的整数范围是'-8..0..7‘。另一方面，你可以使用‘无符号整数’，不包括负数，你的4位数的范围将是'0..15‘。

因为Python对整数进行操作，所以您所描述的行为是预期的。整数是用二的补码表示的。在4位数字的情况下，这看起来如下所示。

 7 = '0111'
 0 = '0000'
-1 = '1111'
-8 = '1000'

Python使用32位表示整数，如果您使用的是32位操作系统。您可以使用以下命令检查最大整数：

sys.maxint # (2^31)-1 for my system

如果你想要一个无符号的整数返回给你4位数，你必须掩码。

'0001' = a   # unsigned '1' / integer '1'
'1110' = ~a  # unsigned '14' / integer -2

(~a & 0xF) # returns 14

如果您想要获得一个无符号的8位数字范围(0..255)，只需使用：

(~a & 0xFF) # returns 254

Answer 3

看起来我找到了更简单的解决方案，可以实现所需的功能：

uint8: x ^ 0xFF
uint16: x ^ 0xFFFF
uint32: x ^ 0xFFFFFFFF
uint64: x ^ 0xFFFFFFFFFFFFFFFF