• ECMAScript (Javascript)位运算符


    最近学习KnockOut.js的时候,有个案例设计到>>>=和 |=的用法问题,其实>>>和|是位运算符,num >>>= 1等同于num =num >>>1;同理Modes |= CharMode(sPW.charCodeAt(i))等同于Modes=Modes |= CharMode(sPW.charCodeAt(i));

    为了方便日后翻阅,在此处做个学习记录。

    代码附上:

    <body>
    <script type="text/javascript">
    //CharMode 函数
    function CharMode(iN) {
    if (iN >= 48 && iN <= 57) //数字
    return 1;
    if (iN >= 65 && iN <= 90) //大写字母
    return 2;
    if (iN >= 97 && iN <= 122) //小写
    return 4;
    else
    return 8; //特殊字符
    }
    //bitTotal 函数
    function bitTotal(num) {
    modes = 0;
    for (i = 0; i < 4; i++) {
    if (num & 1) modes++;
    num >>>= 1;
    }
    return modes;
    }
    //checkStrong 函数
    function checkStrong(sPW) {
    if (sPW.length <= 4)
    return 0; //密码太短
    Modes = 0;
    for (i = 0; i < sPW.length; i++) {
    Modes |= CharMode(sPW.charCodeAt(i));
    }
    return bitTotal(Modes);
    }
    //pwStrength 函数
    function pwStrength(pwd) {
    O_color = "#eeeeee";
    L_color = "#FF0000";
    M_color = "#FF9900";
    H_color = "#33CC00";
    if (pwd == null || pwd == '') {
    Lcolor = Mcolor = Hcolor = O_color;
    } else {
    S_level = checkStrong(pwd);
    switch (S_level) {
    case 0:
    Lcolor = Mcolor = Hcolor = O_color;
    break;
    case 1:
    Lcolor = L_color;
    Mcolor = Hcolor = O_color;
    break;
    case 2:
    Lcolor = Mcolor = M_color;
    Hcolor = O_color;
    break;
    default:
    Lcolor = Mcolor = Hcolor = H_color;
    }
    document.getElementById("strength_L").style.background = Lcolor;
    document.getElementById("strength_M").style.background = Mcolor;
    document.getElementById("strength_H").style.background = Hcolor;
    return;
    }
    }
    </script>
    <form name="form1" action="">
    输入密码:<input type="password" size="10" onkeyup="pwStrength(this.value)" onblur="pwStrength(this.value)">
    <br>
    密码强度:
    <table width="217" border="1" cellspacing="0" cellpadding="1" bordercolor="#cccccc" height="23" style='display: inline'>
    <tr align="center" bgcolor="#eeeeee">
    <td width="33%" id="strength_L">
    弱
    </td>
    <td width="33%" id="strength_M">
    中
    </td>
    <td width="33%" id="strength_H">
    强
    </td>
    </tr>
    </table>
    </form>
    </body>  
    

      

    位运算符是在数字底层(即表示数字的 32 个数位)进行操作的。

    ECMAScript 整数有两种类型,即有符号整数(允许用正数和负数)和无符号整数(只允许用正数)。在 ECMAScript 中,所有整数字面量默认都是有符号整数,这意味着什么呢?

    有符号整数使用 31 位表示整数的数值,用第 32 位表示整数的符号,0 表示正数,1 表示负数。数值范围从 -2147483648 到 2147483647。

    可以以两种不同的方式存储二进制形式的有符号整数,一种用于存储正数,一种用于存储负数。正数是以真二进制形式存储的,前 31 位中的每一位都表示 2 的幂,从第 1 位(位 0)开始,表示 20,第 2 位(位 1)表示 21。没用到的位用 0 填充,即忽略不计。例如,下图展示的是数 18 的表示法。

    32 位二进制表示的有符号整数

    18 的二进制版本只用了前 5 位,它们是这个数字的有效位。把数字转换成二进制字符串,就能看到有效位:

    var iNum = 18;
    alert(iNum.toString(2));	//输出 "10010"
    

    这段代码只输出 "10010",而不是 18 的 32 位表示。其他的数位并不重要,因为仅使用前 5 位即可确定这个十进制数值。如下图所示:

    5 位二进制表示的整数 18

    负数也存储为二进制代码,不过采用的形式是二进制补码。计算数字二进制补码的步骤有三步:

    1. 确定该数字的非负版本的二进制表示(例如,要计算 -18的二进制补码,首先要确定 18 的二进制表示)
    2. 求得二进制反码,即要把 0 替换为 1,把 1 替换为 0
    3. 在二进制反码上加 1

    要确定 -18 的二进制表示,首先必须得到 18 的二进制表示,如下所示:

    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010

    接下来,计算二进制反码,如下所示:

    1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101

    最后,在二进制反码上加 1,如下所示:

    1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1101
                                          1
    ---------------------------------------
    1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110
    

    因此,-18 的二进制表示即 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1110。记住,在处理有符号整数时,开发者不能访问 31 位。

    有趣的是,把负整数转换成二进制字符串后,ECMAScript 并不以二进制补码的形式显示,而是用数字绝对值的标准二进制代码前面加负号的形式输出。例如:

    var iNum = -18;
    alert(iNum.toString(2));	//输出 "-10010"
    

    这段代码输出的是 "-10010",而非二进制补码,这是为避免访问位 31。为了简便,ECMAScript 用一种简单的方式处理整数,使得开发者不必关心它们的用法。

    另一方面,无符号整数把最后一位作为另一个数位处理。在这种模式中,第 32 位不表示数字的符号,而是值 231。由于这个额外的位,无符号整数的数值范围为 0 到 4294967295。对于小于 2147483647 的整数来说,无符号整数看来与有符号整数一样,而大于 2147483647 的整数则要使用位 31(在有符号整数中,这一位总是 0)。

    把无符号整数转换成字符串后,只返回它们的有效位。

    注意:所有整数字面量都默认存储为有符号整数。只有 ECMAScript 的位运算符才能创建无符号整数。

    位运算 NOT

    位运算 NOT 由否定号(~)表示,它是 ECMAScript 中为数不多的与二进制算术有关的运算符之一。

    位运算 NOT 是三步的处理过程:

    1. 把运算数转换成 32 位数字
    2. 把二进制数转换成它的二进制反码
    3. 把二进制数转换成浮点数

    例如:

    var iNum1 = 25;		//25 等于 00000000000000000000000000011001
    var iNum2 = ~iNum1;	//转换为 11111111111111111111111111100110
    alert(iNum2);		//输出 "-26"
    

    位运算 NOT 实质上是对数字求负,然后减 1,因此 25 变 -26。用下面的方法也可以得到同样的方法:

    var iNum1 = 25;
    var iNum2 = -iNum1 -1;
    alert(iNum2);	//输出 -26
    

    位运算 AND

    位运算 AND 由和号(&)表示,直接对数字的二进制形式进行运算。它把每个数字中的数位对齐,然后用下面的规则对同一位置上的两个数位进行 AND 运算:

    第一个数字中的数位第二个数字中的数位结果
    1 1 1
    1 0 0
    0 1 0
    0 0 0

    例如,要对数字 25 和 3 进行 AND 运算,代码如下所示:

    var iResult = 25 & 3;
    alert(iResult);	//输出 "1"
    

    25 和 3 进行 AND 运算的结果是 1。为什么?分析如下:

     25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
      3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
    ---------------------------------------------
    AND = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
    

    可以看出,在 25 和 3 中,只有一个数位(位 0)存放的都是 1,因此,其他数位生成的都是 0,所以结果为 1。

    位运算 OR

    位运算 OR 由符号(|)表示,也是直接对数字的二进制形式进行运算。在计算每位时,OR 运算符采用下列规则:

    第一个数字中的数位第二个数字中的数位结果
    1 1 1
    1 0 1
    0 1 1
    0 0 0

    仍然使用 AND 运算符所用的例子,对 25 和 3 进行 OR 运算,代码如下:

    var iResult = 25 | 3;
    alert(iResult);	//输出 "27"
    

    25 和 3 进行 OR 运算的结果是 27:

    25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
     3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
    --------------------------------------------
    OR = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1011
    

    可以看出,在两个数字中,共有 4 个数位存放的是 1,这些数位被传递给结果。二进制代码 11011 等于 27。

    位运算 XOR

    位运算 XOR 由符号(^)表示,当然,也是直接对二进制形式进行运算。XOR 不同于 OR,当只有一个数位存放的是 1 时,它才返回 1。真值表如下:

    第一个数字中的数位第二个数字中的数位结果
    1 1 0
    1 0 1
    0 1 1
    0 0 0

    对 25 和 3 进行 XOR 运算,代码如下:

    var iResult = 25 ^ 3;
    alert(iResult);	//输出 "26"
    

    25 和 3 进行 XOR 运算的结果是 26:

     25 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001
      3 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
    ---------------------------------------------
    XOR = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1010
    

    可以看出,在两个数字中,共有 4 个数位存放的是 1,这些数位被传递给结果。二进制代码 11010 等于 26。

    左移运算

    左移运算由两个小于号表示(<<)。它把数字中的所有数位向左移动指定的数量。例如,把数字 2(等于二进制中的 10)左移 5 位,结果为 64(等于二进制中的 1000000):

    var iOld = 2;		//等于二进制 10
    var iNew = iOld << 5;	//等于二进制 1000000 十进制 64
    

    注意:在左移数位时,数字右边多出 5 个空位。左移运算用 0 填充这些空位,使结果成为完整的 32 位数字。

    数字 2 进行左移运算

    注意:左移运算保留数字的符号位。例如,如果把 -2 左移 5 位,得到的是 -64,而不是 64。“符号仍然存储在第 32 位中吗?”是的,不过这在 ECMAScript 后台进行,开发者不能直接访问第 32 个数位。即使输出二进制字符串形式的负数,显示的也是负号形式(例如,-2 将显示 -10。)

    有符号右移运算

    有符号右移运算符由两个大于号表示(>>)。它把 32 位数字中的所有数位整体右移,同时保留该数的符号(正号或负号)。有符号右移运算符恰好与左移运算相反。例如,把 64 右移 5 位,将变为 2:

    var iOld = 64;		//等于二进制 1000000
    var iNew = iOld >> 5;	//等于二进制 10 十进制 2
    

    同样,移动数位后会造成空位。这次,空位位于数字的左侧,但位于符号位之后。ECMAScript 用符号位的值填充这些空位,创建完整的数字,如下图所示:

    数字 64 进行有符号右移运算

    无符号右移运算

    无符号右移运算符由三个大于号(>>>)表示,它将无符号 32 位数的所有数位整体右移。对于正数,无符号右移运算的结果与有符号右移运算一样。

    用有符号右移运算中的例子,把 64 右移 5 位,将变为 2:

    var iOld = 64;		//等于二进制 1000000
    var iNew = iOld >>> 5;	//等于二进制 10 十进制 2
    

    对于负数,情况就不同了。

    无符号右移运算用 0 填充所有空位。对于正数,这与有符号右移运算的操作一样,而负数则被作为正数来处理。

    由于无符号右移运算的结果是一个 32 位的正数,所以负数的无符号右移运算得到的总是一个非常大的数字。例如,如果把 -64 右移 5 位,将得到 134217726。如何得到这种结果的呢?

    要实现这一点,需要把这个数字转换成无符号的等价形式(尽管该数字本身还是有符号的),可以通过以下代码获得这种形式:

    var iUnsigned64 = -64 >>> 0;

    然后,用 Number 类型的 toString() 获取它的真正的位表示,采用的基为 2:

    alert(iUnsigned64.toString(2));

    这将生成 11111111111111111111111111000000,即有符号整数 -64 的二进制补码表示,不过它等于无符号整数 4294967232。

    出于这种原因,使用无符号右移运算符要小心。

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