Bitwise Operators in JavaScript verwenden

Einführung

Obwohl Bitwise Operatoren in JavaScript kaum Beachtung finden, sind sie tatsächlich sehr leistungsfähig und vielseitig einsetzbar. Sie werden für schnellere numerische Berechnungen und Konvertierungen in Betracht gezogen. Wir können sie nutzen, um bestimmte komplexe Codierungsszenarien zu ersetzen und unseren Code lesbarer zu machen.

Am Ende dieses Tutorials haben Sie ein grundlegendes Verständnis von Bitwise Operatoren, was sie sind und wie man sie verwendet.

Voraussetzungen

Konzeptionelle Voraussetzungen

• Sehr grundlegendes Verständnis darüber, was binär ist.
• Wie die logischen „und“ und „oder“ Operatoren funktionieren und die Ergebnisse ihrer Verwendung.
• Verständnis von Operatoren und Operanden.

Wie Binär in JavaScript funktioniert

Da Bitwise Operatoren auf Binärebene arbeiten, ist es wesentlich zu verstehen, was JavaScript für die Binärkonvertierung bietet. Glauben Sie mir, es ist viel einfacher als es klingt.

Wir können jede Zahl in einen String umwandeln, indem wir die toString()-Funktion verwenden, wie unten gezeigt:

var n = 2;
console.log(n.toString());

Output
2

Die toString-Funktion hat ein Argument (genannt Radix), das verwendet werden kann, um die Basis anzugeben. Die Basis bestimmt die Zielkonvertierung. Sie können „2“ eingeben, um binär, „8“ für oktal und „16“ für den hexadezimalen Wert der umzuwandelnden Zahl zu erhalten. Standardmäßig ist es 10 und gibt somit den Dezimalwert zurück.

var num = 18;
var binaryText = num.toString(2);
console.log(binaryText);

Output
10010

Wie wir sehen können, wurde die Zahl 18 in einen binären String – 10010 – umgewandelt.

Tipp: Um die Umkehrung zu machen (Zahl aus Binärstring zu erhalten), können wir verwenden

parseInt("binary_string",2);

In unserem Fall, um „10010“ in die Zahl 18 umzuwandeln, können wir folgenden Code verwenden:

var num = 18;
var binaryText = num.toString(2);
console.log(binaryText);
console.log(parseInt(binaryText));

Output
10010
18

Dies deckt die Grundlagen ab, wie die Binärkonvertierung in JavaScript funktioniert. Wir können mit Bitwise Operatoren arbeiten, ohne tatsächlich die Binärkonvertierung zu kennen. Jedoch werden wir möglicherweise nicht verstehen, wie das Ergebnis des Bitwise Operators berechnet wird. Lassen Sie uns dies in Aktion sehen.

Verwendung von Bitwise Operatoren

Für dieses Tutorial betrachten wir grundlegende Zahlen für Bitwise Operationen. Die Zahlen, die wir verwenden werden, sind 1, 2 und 3. Hier ist die Liste der Binärzahlen für jede von ihnen.

• 1 → 001
• 2 → 010
• 3 → 011

Hinweis: Der eigentliche Binärstring hätte 63 Nullen und am Ende eine 1, um eine 64-Bit-Binärdarstellung zu bilden. Jedoch nehmen wir der Einfachheit halber nur die letzten 3 Ziffern.

Bitwise UND (&)

Der Bitwise UND-Operator kann mit dem Symbol “&” verwendet werden (beachten Sie, dass wir für logische UND-Operationen zwischen nicht-binären Variablen das doppelte “&&” verwenden).

Hier ist, was “&” für Bits zurückgibt:

• 0 & 0 = 0
• 1 & 0 = 0
• 1 & 1 = 1

Dies ist sehr ähnlich unserer logischen UND-Operation – wenn beide Bedingungen wahr sind, dann gibt sie wahr zurück, sonst falsch. In diesem Fall wird das Wahre durch 1 und das Falsche durch 0 ersetzt.

JavaScript generiert die resultierende Binärzahl, indem es jedes Binärbit vergleicht. Die Tabelle unten zeigt das Bitwise UND zwischen den Zahlen 1 und 3.

Wenn wir die resultierende Zeichenfolge 001 in Dezimal umwandeln, erhalten wir “1” als Ausgabe. Also ergibt “1” & “3” das Ergebnis “1”. Intern erkennt JavaScript den Bitwise Operator und wandelt 1 und 3 in binäres Format um und wendet Bitwise UND für jedes Bit an und konvertiert die resultierende Binärzeichenfolge in eine Dezimalzahl. Sie können dies schnell in Ihrer Browser-Konsole ausprobieren, indem Sie F12 drücken und eingeben:

console.log(1&3);

Bitwise ODER (|)

Das Bitwise ODER verwendet das Symbol “|”.

Hier ist, was “|” für Bits zurückgibt:

• 0 | 0 = 0
• 1 | 0 = 1
• 1 | 1 = 1

Dies ist ähnlich der logischen ODER-Operation – wenn irgendeine Bedingung wahr ist, dann gibt sie wahr zurück, ansonsten falsch. In diesem Fall wird das Wahre durch 1 und das Falsche durch 0 ersetzt.

Die Tabelle unten zeigt das Bitwise ODER zwischen den Zahlen 1 und 3.

Wenn wir die resultierende Zeichenfolge 011 in eine Dezimalzahl umwandeln, erhalten wir „3“ als Ausgabe. Also ergibt “1” | “3” das Ergebnis “3”. Intern erkennt JavaScript den Bitwise Operator und wandelt 1 und 3 in binäres Format um und wendet Bitwise ODER für jedes Bit an und konvertiert die resultierende Binärzeichenfolge in eine Dezimalzahl.

Bitwise XOR (^)

Das Symbol für Bitwise XOR ist “^”.

Hier ist, was “^” für Bits zurückgibt:

• 0 ^ 0 = 0
• 1 ^ 0 = 1
• 1 ^ 1 = 0

Die Regel für XOR (exklusives ODER) ist, dass wenn beide Bits unterschiedlich sind, dann gibt es „1“ zurück, sonst „0“. Das XOR zwischen 1 und 3 würde 2 zurückgeben. Hier ist die Erklärung:

Bitwise Linksverschiebung (<<)

Syntax: Zahl << Position

Die Zahl auf der linken Seite des Verschiebungsoperators ist die eigentliche Zahl und die Zahl auf der rechten Seite des Operators ist die Position. Zum Beispiel bedeutet “5 << 2”, dass JavaScript die Zahl 5 um zwei Positionen nach links verschieben soll. Hier ist, wie JavaScript die Linksverschiebung tatsächlich durchführt.

• Es konvertiert die Zahl in das binäre Äquivalent. In unserem Fall wird die Zahl 5 in die binäre Form umgewandelt, das heißt – 101.
• Zwei 00 werden rechts an die Binärzeichenfolge angehängt. Das ergibt für die Zahl 5 das Resultat 10100.
• Konvertiere die Binärzeichenfolge in eine Dezimalzahl. In unserem Fall wird es 20 sein. Also wird js console.log(5<<2); die Zahl 20 ergeben.

Bitwise Rechtsverschiebung (>>)

Syntax: Zahl >> Position

Der Rechtsverschiebungsoperator entfernt Binärzahlen von rechts. Wie viele Zahlen werden entfernt? Wie Sie vielleicht vermutet haben, die Zahl, die als Position angegeben ist.

Hier ist ein Beispiel. Nehmen wir an, wir haben 5 >> 2.

• JavaScript wird 5 in das binäre Äquivalent umwandeln. In unserem Fall 101.
• Entferne zwei Zahlen von der rechten Seite. Das ergibt 101.
• Konvertiere das Ergebnis in eine Dezimalzahl. Das Ergebnis wird in unserem Fall 1 sein.

Schlussfolgerung

Bitwise Operatoren klingen zunächst sehr komplex, aber sobald man die Grundlagen verstanden hat, sind sie eigentlich sehr einfach. Wir können jede Zahl mit der Methode „.toString(2)” in Binärform umwandeln. Diese Umwandlung hilft, das Ergebnis des Bitoperators zu verstehen. Alle Bitwise Operatoren arbeiten auf Bit-Ebene, nachdem sie Operanden in Binärformat umgewandelt haben.

• Bitwise UND gibt 1 zurück, wenn beide Bits 1 sind, sonst 0.
• Bitwise ODER gibt 1 zurück, wenn mindestens eines der Bits 1 ist, sonst 0.
• Bitwise XOR gibt nur 1 zurück, wenn beide Operanden unterschiedlich sind. Andernfalls gibt es 0 zurück.
• Linksverschiebung fügt am Ende Nullen hinzu, wie im zweiten Operanden angegeben, und die Rechtsverschiebung entfernt einfach Bits, wie als zweiter Operand angegeben.

Ich hoffe, diese kurze Einführung hat geholfen, den Bitwise Operator zu verstehen und wie seine Ergebnisse berechnet werden.