在Python中执行按位取反避坑（python中的按位取反运算步骤）

off999 2024-11-15 23:14 27 浏览 0 评论

在Python中，按位取反的操作符是"~"，但是谨记，按位取反操作的对象一定要是无符号整数，否则会带来错误结果。

在不引入任何库的前提下，Python中并没有专门的方法来定义无符号整数，例如类似C语言里面定义unsigned int。在默认情况下，Python提供的整型数据类型都是有符号整数，例如下图所示，变量x和y的数据类型都是int，它们可以是正数，也可以是负数。

直接对有符号整数进行按位取反操作，然后查看二进制显示结果，在操作对象是负数的时候则会看到奇怪的表示，以下面的例子来说明。首先x=10，它的二进制表示是'0b1010'，这没有问题。但是y=-23，它的二进制表示是'-0b1011'，单看23这个数，用二进制表示是'10111'；考虑到-23是负数，用8位的补码（最高位是符号位）表示应该是'1110 1001'。无论哪种表示方法，都与'-0b1011'无直接的对应关系。

通过使用numpy库定义无符号整数，然后进行按位取反操作，则可以避免这个问题。下面这个例子，在计算一个负整数的补码的过程中，应用了按位取反操作。还是以x=-23为例，uint8的数值范围足够本例使用。对于数值位的数值23，二进制表示是'0001 0111'，这是原码；按位取反，则是得到'1110 1000'，这是反码；再执行一个加1的操作，得到'1110 1001'。

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