Erklärung der bitweiser NOT-Operator

Question

Warum ist es, dass die bitweise NOT-Operator (~ in den meisten Sprachen), so dass die folgenden Werte wie konvertiert:

-2 -> 1
-1 -> 0
0 -> -1
1 -> -2

Sollte nicht -2 konvertieren in 2, 1 konvertieren in -1 usw.?

Answer 1

Siehe two's complement für die Darstellung negativer Ganzzahlen in vielen Sprachen. Wie Sie sehen können, wird -2 durch 1111110 dargestellt; Wenn Sie alle diese Bits invertieren, erhalten Sie 0000001, d. h. einen Wert von 1.

Answer 2

Die meisten (alle?) modernen Architekturen verwenden two's complement, um vorzeichenbehaftete Ganzzahlen darzustellen. Das bitweise NOT ist also das Komplement der ganzen Zahl minus Eins.

Answer 3

Es hilft, wenn Sie es im Binärformat betrachten.

Zuerst, wie Sie wissen, werden negative Zahlen ausgedrückt als (höchstmögliche vorzeichenlose Zahl plus 1 minus Wert). So wäre -1 in einer 16-Bit-Ganzzahl, die den höchsten vorzeichenlosen Wert von 65535 hat, 65536-1 = 65535, d. H. 0xffff in Hex, oder 1111 1111 1111 1111 binär.

So:

1 in binär = 0000 0000 0000 0001

nicht auf allen Bits würden in 1111 1111 1111 1110 führen. Das ist in Dezimal 65534. Und 65536 minus 65535 ist 1, also ist das -1.

Answer 4

Dies liegt daran, wie negative Zahlen als Bits dargestellt werden. Hierfür werden am häufigsten Two's Complements verwendet.

-2 1111110 geschieht in dieser Notation zu sein, das negierte 1

Answer 5

Dies, da der bitweise Operator buchstäblich jedes Bit in dem Wort invertiert. Es ist NICHT streng eine arithmetische Operation, es ist eine logische Operation.

-2% == 1110 ~ -2 == ~% 1110% 0001 = 1 == == -1% 1111, ~ -1 == ~% 1111% 0000 = == 0

und so weiter.

Um von -2 zu 2 und von 1 zu -1 zu wechseln, müssen Sie die arithmetische Negation verwenden.

Answer 6

Dim mask As Integer = -1 
    '11111111111111111111111111111111 

    For x As Integer = -3 To 3 
     Dim i As Integer = x 
     Debug.WriteLine("") 
     Debug.WriteLine("'" & Convert.ToString(i, 2).PadLeft(32, "0"c) & " > Num = " & i.ToString) 

     i = i Xor mask 'reverse the bits (same as Not) 
     Debug.WriteLine("'" & Convert.ToString(i, 2).PadLeft(32, "0"c) & " > Not = " & i.ToString) 

     i += 1 'convert to two's complement 
     Debug.WriteLine("'" & Convert.ToString(i, 2).PadLeft(32, "0"c) & " > 2's Comp = " & i.ToString) 
    Next 

    'debug results 

    '11111111111111111111111111111101 > Num = -3 
    '00000000000000000000000000000010 > Not = 2 
    '00000000000000000000000000000011 > 2's Comp = 3 

    '11111111111111111111111111111110 > Num = -2 
    '00000000000000000000000000000001 > Not = 1 
    '00000000000000000000000000000010 > 2's Comp = 2 

    '11111111111111111111111111111111 > Num = -1 
    '00000000000000000000000000000000 > Not = 0 
    '00000000000000000000000000000001 > 2's Comp = 1 

    '00000000000000000000000000000000 > Num = 0 
    '11111111111111111111111111111111 > Not = -1 
    '00000000000000000000000000000000 > 2's Comp = 0 

    '00000000000000000000000000000001 > Num = 1 
    '11111111111111111111111111111110 > Not = -2 
    '11111111111111111111111111111111 > 2's Comp = -1 

    '00000000000000000000000000000010 > Num = 2 
    '11111111111111111111111111111101 > Not = -3 
    '11111111111111111111111111111110 > 2's Comp = -2 

    '00000000000000000000000000000011 > Num = 3 
    '11111111111111111111111111111100 > Not = -4 
    '11111111111111111111111111111101 > 2's Comp = -3