Java按位取反操作~

1、前言

计算机存储的整型数据是存储的2进制，而此2进制并不是此10进制数直接对应的2进制数(原码)，而是存储的此2进制数的补码。
所以，取反（~）是对补码的按位取反操作，而要从原码转换成补码，必须要先从原码转换成反码，再从反码转换成补码才可以。

注意：2进制的最高位是符号位（在最左侧）

2、看两个例子 ：

问题1： ~0的值是多少？

    以正整数 0（10进制）为例，要得到~0的结果，操作步骤如下 ：
    原码 0000 0000 把10进制数转换成8位的2进制数
    反码 0000 0000 正数的反码是原码
    补码 0000 0000 正数的补码也是原码

    按位取反得到新补码 1111 1111 将补码按位取反，注意此时最高位从0变成了1，即已变成负数
    新反码 1111 1110 再将[按位取反]后的新补码，转换成新反码，注意非常关键的一个变换过程：现在是将负数从补码转反码；那么需要将补码的最低位-1，同时符号位（1表示负，0表示正）要保持固定不变
    新原码 1000 0001 再将新反码转新原码，注意是负数，符号位要固定不变，最后得到结果就是 -1 ，到此分析完毕。
1
2
3
4
5
6
7
8

问题2： ~-1的值是多少？

    负整数-1（10进制）为例 ，要得到~-1的结果，操作步骤如下 ：
    原码 1000 0001 把10进制数转换成8位的2进制数
    反码 1111 1110 负数的反码是，符号位（1表示负，0表示正）固定不变，其他位按位取反（通俗来讲就是把0变成1，1变成0）
    补码 1111 1111 负数的补码是，符号位（1表示负，0表示正）固定不变，但是要在反码的最低位+1（最右侧+1）

    按位取反得到新补码 0000 0000 按位取反后的补码（此步骤核心就是对应，这个操作符~ 的操作），我们需要将补码转换成反码，在转换成原码，最后转换成10进制数结果
    注意上面[按位取反]步骤执行后，最高位从1变成了0，即已变成正数，后续我们要按照正数的反码、补码来进行操作
    新反码 0000 0000 正数的反码与补码、原码是相同的
    新原码 0000 0000 正数的反码与补码、原码是相同的
    获取10进制数结果，就是0，到此分析完毕
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

问题3： ~1的值是多少？

    以正整数 1（10进制）为例，要得到~0的结果，操作步骤如下 ：
    原码 0000 0001 把10进制数转换成8位的2进制数
    反码 0000 0001 正数的反码是原码
    补码 0000 0001 正数的补码也是原码

    按位取反得到新补码 1111 1110 将补码按位取反，注意此时最高位从0变成了1，即已变成负数
    新反码 1111 1101 再将[按位取反]后的新补码，转换成新反码，注意非常关键的一个变换过程：现在是将负数从补码转反码；那么需要将补码的最低位-1，同时符号位（1表示负，0表示正）要保持固定不变
    新原码 1000 0010 再将新反码转新原码，注意是负数，符号位要固定不变，最后得到结果就是 -2 ，到此分析完毕。
1
2
3
4
5
6
7
8