Javascript中的位元運算子 (1)

DAY 2

Javascript系列第 2 篇

javascript

azole

2013-09-24 14:52:37

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討論邏輯運算子(logical operators)與位元運算子(bitwise operators)的使用情境

Part I. logical operators
Part II. bitwise operators (1)
Part II. bitwise operators (2)
Part II. bitwise operators (3)
在開始討論 bitwise operators 之前，這邊補充一下 logical operators 的 ! not。

要如何判斷一個 js 的物件是 undefined 或 null?
通常可以這樣寫：

return !(typeof value === "undefined" || value === null);
// 可以換成 double not 的寫法：
return !!value;

第二種寫法精簡很多，缺點是比較看不出你不要的是什麼，也要留意 js 中對 false 的判斷。跟 || 與 && 的討論一樣，要看懂 !! 必須要回到 ! 的定義：

Returns false if its single operand can be converted to true; otherwise, returns true.

也就是當 !expr 中的 expr 是 false 的時候，就回傳 true。而 js 中 false, null, undefined, 空字串'', 數值 0 與數值 NaN 會被視為 false。所以當 value 為 null 或 undefined 的時候，會被當成 false，!value就會是 true，再加上一個 !(!value)，又會再變成 false，這也就是第一種寫法中，我們想要得到的結果。

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補充完畢，回到這邊的重點 bitwise operatros。

位元運算子的長相跟邏輯運算子太像了，意義上也是有相關聯，一般書上幾乎都是帶過而已，不過在我過去的程式開發經驗上，能用得上的話，會挺方便的。

&& 與 || 等邏輯運算子是用來作邏輯判斷的，而 bitwise operators既然是叫bit，表示他是在做位元間的運算的，人工要進行位元運算的話，必須要先把數字轉換成 2 進位的樣子，例如 10 進位的 9 換成 2 進位就是 1001，轉換的方式可以用小算盤，js 的話可以利用 toString(2)來轉換。

var number = 9;
var result = number.toString(2);	// result 為 1001

我們用js進行位元運算時，並不需要先轉成 2 進位的表示方式，但心裡要知道，它底下就是那樣運作的。

bitwise operators 包括 &(AND), |(OR), ^(XOR), ~(NOT), <<(左移), >>(右移）, >>>(右移填0)。

其定義分別為：
bit1 & bit2 : 當兩個位元都是1時，回傳1。
bit1 | bit2 : 其中一個位元是1時，回傳1。
bit1 ^ bit2 : 當兩個位元一樣時回傳0，不一樣時回傳1。
~bit : 當bit是1的時候回傳0，bit是0的時候回傳1。
(位移的部分之後以實例來討論再討論。)

9 (base 10) = 1001 (base 2)
15 (base 10) = 1111 (base 2)

這邊可以發現，一個數字跟全是 1 的做 AND 會是自己，跟全是 1 的作 OR 會是全是 1 的那個數字；大家也可以試試看跟全是 0 的數字(其實就是 0 )做 AND 跟 OR 會發生什麼事。

結論就是一個數字跟全是 0 的做 AND 會是 0，跟全是 0 的作 OR 會是全是自己。

這些特性在後面操作的時候，會有很大的用處。

那 >> 右移跟 << 左移又是什麼呢？

bits >> num : 右移，又稱為有正負號的右移，會把 bits 往右移動 num 位置，num 介於 0 ~ 31 之間，左邊則補上原本的bits數字的正負號。
num 是介於 0 ~ 31 之間是因為通常我們會把數字寫成 32位元的二進位表示法。
例如 9 = 00001001 (base 2) 這邊只寫出8位，而 9 是正數，正負號位元為 0，所以會是補 0。
9 >> 1 = 00000100 原本最右邊的 1 會移掉(移掉 1 個)，左邊補上 0。
9 >> 2 = 00000010 原本最右邊的 01 會移掉(移掉 2 個)，左邊補上 0。

負數的部分等之後講解負數的位元組再另外舉例。

bits >>> num : 補 0 的右移，跟 >> 的操作一樣，只是不管數字原本的正負，左邊一律補 0。

bits << num : 左移，又稱為有正負號的右移，會把 bits 往左移動 num 位置，num 介於 0 ~ 31 之間，右邊則補上 0。
例如 9 = 00001001 (base 2) (這邊只寫出8位)
9 << 1 = 00010010 往左移 1 位，右邊補上 0
9 << 2 = 00100100 往左移 2 位，右邊補上 0

再仔細觀察一下:
8 = 00001000
8 >> 1 = 00000100 = 4 --> 其實是 8 除 2 的結果
8 << 1 = 00010000 = 16 --> 其實是 8 乘 2 的結果
9 = 00001001
9 >> 1 = 00000100 = 4 --> 其實是 9 除 2 取整數的結果
9 << 1 = 00010010 = 18 --> 其實是 9 乘 2 的結果

以上，基本操作大致講解完畢，接下來會舉兩個例子給大家看一下。

註：bitwise 在 Javascript: The Good Parts 中被歸在不良的部分，把理由寫給大家看看，大家參考一下，就算在 JS 中不被建議使用，同樣的技巧也是可以用在其他程式語言，大家可以學習一下這樣的概念。