c++ - 整数值的 NOT 运算

Question

我知道 ~ 运算符不操作。但我无法弄清楚以下程序的输出（即-65536）。到底发生了什么？

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int  b = 0xFFFF;
  printf("%d",~b);
  return 0;
}

Answer 1

假设 32 位整数

int  b = 0xFFFF; => b = 0x0000FFFF
~b = 0xFFFF0000

现在设置了最高位。假设2s 补码，这意味着我们有一个负数。反转其他位然后加一个给出0x00010000或65536

Answer 2

当您将 16 位值赋给0xffff32 位整数b时，变量b实际上变为0x0000ffff。这意味着当您进行按位补码时，它变成0xffff0000与 decimal 相同-65536。

Answer 3

它正在做一个按位补码，这个输出可以帮助你更好地理解发生了什么：

std::cout <<  std::hex << " b: " << std::setfill('0') << std::setw(8) <<  b
           << " ~b: " <<  (~b) << " -65536: " << -65536 << std::endl ;

我收到的结果如下：

b: 0000ffff ~b: ffff0000 -65536: ffff0000

所以我们设置低 16 位1给我们0000ffff，然后我们做一个补码，这将设置低 16 位0和高 16 位1给我们ffff0000，它等于-65536十进制。

在这种情况下，由于我们正在使用按位运算，因此检查十六进制数据可以让我们对正在发生的事情有所了解。

Answer 4

C++ 中的 ~ 运算符是按位 NOT 运算符。它也称为按位补码。这是翻转有符号整数的位。

例如，如果你有

 int b = 8;
 // b in binary = 1000
 // ~b = 0111

这将翻转表示提供的初始整数值的位。

Answer 5

结果取决于有符号整数在您的平台上的表示方式。最常见的表示是使用“2s 补码”算法来表示负值的 32 位值。也就是说，负值-x由与无符号值相同的位模式表示2^32 - x。

在这种情况下，原始位模式设置了低 16 位：

0x0000ffff

按位取反清除这些位并设置高 16 位：

0xffff0000

将此解释为负数给出值-65536。

通常，在处理按位算术时，您会希望使用无符号类型，以避免这种混淆。

Answer 6

你的评论：

如果它不是 'b' .. 那么输出应该是 0 但为什么 -65536

建议您期待以下结果：

uint32_t  x = 0xFFFF;
uint32_t y = ~x;

成为0。

这对于逻辑非运算是正确的，例如：

uint32_t x = 0xFFFF;
uint32_t y = !x;

...但operator~不是逻辑非，而是按位非。有一个很大的不同。

逻辑返回 0 表示非 0 值（或 false 表示真值），返回 1 表示 0 值。

但是按位不会反转给定值中的每个位。所以二进制 NOT 0xF：

0x0F:  00000000 11111111
~0x0F: 11111111 00000000

不是零，而是 0xF0。

Answer 7

对于整数中的每个二进制数，按位 NOT 运算将所有 1 变为 0，并将所有 0 变为 1。

所以十六进制0xFFFF是二进制1111 1111 1111 1111（每个十六进制字符是 4 位，而 F 为 15，四位全为 1）

您为此设置了一个 32 位整数，这意味着它现在是：

0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111

然后你不是它，这意味着它是：

1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000

最高位是签名位（无论是正数还是负数），所以它给出一个负数。