PHP 中按位取反 (~) 运算符的揭秘之旅，探索它的转换奥秘

2024-03-05 02:16:45

PHP 中按位取反运算符的揭秘之旅

在 PHP 的编程世界中，按位取反运算符 ~ 扮演着举足轻重的角色。然而，它不仅仅是一个简单的按位 NOT 运算，其在 PHP 中的深层魔力往往让人迷惑不解。让我们踏上揭开其奥秘的旅程，探索它在转换数值时背后的机制。

按位 NOT 运算符在计算机科学中对二进制数字进行操作。它将数字的每一位取反，即 0 变为 1，1 变为 0。例如，将 8 位二进制数字 00001010 按位取反后变成 11110101。

然而，PHP 中的 ~ 运算符行为略有不同。它除了执行按位 NOT 运算之外，还会将结果转换为负数并减去 1。这正是困惑之源。

要理解这种行为，我们需要深入到 PHP 的底层机制。在 PHP 中，整数以有符号 32 位整数的形式存储，这意味着它们可以表示负值。当对有符号整数执行按位取反运算时，结果是一个负数的二进制补码。

二进制补码是一种巧妙的方式来表示负数。它通过对正数的按位取反并加 1 来计算负数。例如，正数 10 的二进制表示为 00001010，其二进制补码为 11110110（按位取反），加 1 后得到 11110111，这正是 -10 的二进制表示。

回到 PHP 中，当我们对一个整数执行 ~ 运算时，PHP 会先将其转换为二进制补码，然后将结果转换为负数并减去 1。这解释了为什么示例中的输出为 -2、-3 和 -4。

以下代码演示了 ~ 运算符在 PHP 中的实际行为：

$a = 1;
echo ~$a . PHP_EOL; // 输出 -2
$a = 2;
echo ~$a . PHP_EOL; // 输出 -3
$a = 3;
echo ~$a . PHP_EOL; // 输出 -4

PHP 中的 ~ 运算符是一个多功能的工具，它不仅可以执行按位取反，还可以将结果转换为负数并减去 1。虽然这种行为最初看起来令人困惑，但了解二进制补码的原理有助于揭开其背后的奥秘。通过熟练掌握 ~ 运算符，我们可以解锁 PHP 中更高级的编程技术。

为什么 ~ 运算符在 PHP 中的行为与其他编程语言不同？
PHP 中的 ~ 运算符会将结果转换为负数并减去 1，这是因为 PHP 将整数存储为有符号整数，并且使用了二进制补码来表示负数。
二进制补码如何将正数转换为负数？
二进制补码通过对正数进行按位取反并加 1 来表示负数。
我如何在 PHP 中生成一个负数的二进制补码？
你可以使用按位取反运算符 (~) 来生成一个数字的二进制补码，然后将结果转换为负数并减去 1。
我可以使用 ~ 运算符来进行数学运算吗？
虽然 ~ 运算符主要用于按位操作，但它也可以用于进行一些数学运算，例如生成负数或执行按位 XOR。
~ 运算符在 PHP 中有其他用途吗？
~ 运算符还可以用于清除变量中的特定位或检测数字是否为偶数。