在python中理解按位NOT答案

【问题标题】：Understanding bitwise NOT in python在python中理解按位NOT
【发布时间】：2022-07-21 01:23:32
【问题描述】：

我试图在 python 中按位不理解。

我尝试了以下操作：

print('{:b}'.format(~ 0b0101)) 
print(~ 0b0101)

输出是

-110
-6

我试图理解输出如下：

按位取反 0101 得到 1010。在最高有效位中使用1，python 将其解释为 2 的补码形式的负数，并返回相应的小数，它进一步采用 1010 的 2 的补码，如下所示：

 1010
 0101  (negating)
 0110  (adding 1 to get final value)

所以它打印为-110，相当于-6。

我对这种解释是否正确？

【问题讨论】：

是的，或多或少...implementation 中的注释表示逻辑输出为~x as -(x+1)

标签： python bit-manipulation bitwise-operators

【解决方案1】：

你说对了一半..

值确实是用~x == -(x+1)表示的（加一反码），但解释为什么有点误导。

Two 的补码数字需要设置整数的 MSB，如果数字可以是任意位数长（如 python 的情况），这有点困难。在内部，python 保留一个单独的数字（但是有对短数字的优化）来跟踪数字的长度。当您使用二进制格式print 一个负整数：f'{-6:b} 时，它只是在正值的二进制表示（一个恭维）前面打一个负号。否则，python 将如何确定应该有多少个领先的？正值是否应该总是有前导零来表示它们是正值？不过在内部，它确实确实使用了二进制的恭维。

如果我们在 2 的恭维中考虑带符号的 8 位数字（并显示所有数字），您的示例将变为：

~ 0000 0101: 5 = 1111 1010：-6

简而言之，python 正在执行正确的按位求反，但是负二进制格式数字的显示具有误导性。

【讨论】：

【解决方案2】：

Python 整数是任意长的，因此如果将 0b0101 取反，则为 1111...11111010。你写几个？嗯，一个 4 位二进制补码 -6 是 1010，一个 32 位二进制补码 -6 是 11111111111111111111111111111010。因此，理想情况下，任意长的 -6 可以写成 -6。

检查当 ~5 被屏蔽以查看它所代表的位时会发生什么：

>>> ~5
-6
>>> format(~5 & 0xF,'b')
'1010'
>>> format(~5 & 0xFFFF,'b')
'1111111111111010'
>>> format(~5 & 0xFFFFFFFF,'b')
'11111111111111111111111111111010'
>>> format(~5 & 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF,'b')
'11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111010'

负十进制表示是有意义的，您必须屏蔽以将表示限制为特定位数。

【讨论】：