理解Python中的按位NOT

Question

我试图理解Python中的按位NOT。

我尝试了以下方法：

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

输出是

-110
-6

我尝试理解输出如下：

按位求反

0101

得到

1010

。当

1

处于最高有效位时，Python 将其解释为 2 的补码形式的负数，并且为了得到相应的小数，它进一步需要

1010

的 2 的补码，如下所示：

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

因此它将其打印为

-110

，相当于

-6

。

我的这种解释正确吗？

Answer 1

你说对了一半..

该值确实由

~x == -(x+1)

表示（加一并反转），但其原因的解释有点误导。

二进制补码数字需要设置整数的MSB，如果数字可以是任意位数长（就像Python的情况），这有点困难。 python 内部保留一个单独的数字（但是对短数字有优化）来跟踪数字的长度。当您使用二进制格式

print

一个负整数时：

f'{-6:b}

，它只是在正值的二进制表示形式（一个的恭维）前面加上一个负号。否则，python将如何确定应该有多少个前导？正值是否应该总是有前导零来表明它们是正值？但在内部，它确实使用了二进制补码来进行数学计算。

如果我们考虑以 2 的补码表示带符号的 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会产生误导。

Answer 2

Python 整数是任意长的，所以如果你反转 0b0101，它将是 1111...11111010。 你写了多少个？ 那么，4 位二进制补码 -6 是 1010，32 位二进制补码 -6 是 11111111111111111111111111111010。因此，任意长的 -6 理想情况下可以写为 -6。

检查当 ~5 被屏蔽以查看它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，您必须进行掩码以将表示形式限制为特定位数。

Answer 3

ничего толком не объяснено。将“0b1”改为“-0b10”。 С минусом все понятно, последний левый бит, отвечающий за положительность числа и = 0 , инвертируется в единицу, а значит число становится отрицательным。 НО откуда у числа в двоичном представлении, слева от нуля добавляется единица, по идее должно быть '0b1' -> '-0b0', а самом деле '0b1' -> '-0b10' ??????