JavaScript位运算实战：奇偶判断、取整与数值交换技巧

位运算基础与效率优势

在常规编程实践中，开发者较少直接使用位运算，若未深入研习，其原理往往难以直观理解。日常数值计算通常需先将数据转换为二进制形式再执行操作，而位运算则直接作用于二进制位，因此其执行效率通常更高。下文将通过具体实例剖析位运算的实际应用，以加深理解。

按位与(&)：奇偶判断

按位与(&)

对于&&运算符，其逻辑为仅当两个操作数均为真时结果才为真。按位与(&)遵循相同逻辑：仅当两个对应二进制位均为1时，结果位才为1。例如，对数值1和3执行按位与操作的过程如下：

0001 & 0011 --------- 0001

只有当对应位均为1时结果位才为1，其余情况均为0。判断整数奇偶性时，常规做法是求余数：

function assert(n) {
  if (n % 2 === 1) {
 console.log("n是奇数");
 } else {
 console.log("n是偶数");
 }
}

assert(3); // "n是奇数"

我们亦可利用数值与1进行按位与(&)操作来判断奇偶，该方法执行速度更快：

function assert(n) {
if (n & 1) {
 console.log("n是奇数");
} else {
 console.log("n是偶数");
}
}

assert(3); // "n是奇数"

具体位运算过程如下：

1 = 0001 3 = 0011 -------- & = 0001

奇数的二进制表示中，最低位（最后一位）必定为1；而数值1的二进制仅最低位为1，其余为0。因此，奇数与1进行按位与操作后，结果最低位仍为1，其他位为0。相反，偶数的二进制最低位为0，与1进行按位与操作后，所有位结果均为0。

按位或(|)：浮点数取整

按位或(|)

按位或(|)与逻辑或(||)原理相似：只要两个操作数中有一个对应位为1，结果位即为1，否则为0。

0001 | 0011 --------- 0011

对浮点数执行向下取整时，常规方法如下：

var num = Math.floor(1.1); // 1

利用位运算同样可实现向下取整：

var num = 1.1 | 0; // 1

JavaScript中的位运算不支持浮点数，因此执行1.1 | 0时，系统会先将1.1转换为整数1，再执行位运算，效果等同于向下取整。故1 | 0的结果为1。

按位非(~)：符号位与负数转换

按位非(~)

按位非(~)用于求二进制的反码：

var num = 1; // 二进制 00000000000000000000000000000001 var num1 = ~num; // 二进制 11111111111111111111111111111110

JavaScript中的数字默认采用有符号32位二进制表示，最高位（第32位）为符号位，1代表负数，0代表正数。那么二进制11111111111111111111111111111110对应的十进制值是多少？由于最高位为1，该数为负数。负数二进制转十进制的规则为：符号位保持不变，其余位取反后加1。对上述二进制码取反得到10000000000000000000000000000001，加1后得到10000000000000000000000000000010，其十进制值为-2。

按位异或(^)：变量交换技巧

按位异或(^)

按位异或(^)的规则是：仅当两个对应位中有一个为1时，结果位才为1；若两个位相同（均为0或均为1），则结果位为0。

0001 ^ 0011 --------- 0010

任意数值与自身进行按位异或操作，结果必为0。这是因为每一位都与自身相同，根据异或规则，相同位运算结果为0。

在实际开发中，常需交换两个变量的值：

var num1 = 1, num2 = 2, temp;
temp = num1;
num1 = num2; // 2
num2 = temp; // 1

若追求代码简洁，可采用数组解构方式：

var num1 = 1, num2 = 2;
num1 = [num2, num2 = num1][0];
console.log(num1); // 2
console.log(num2); // 1

若希望进一步精简代码，可利用按位异或特性实现：

var num1 = 1, num2 = 2;
num1 ^= num2; // num1 = num1 ^ num2 = 1 ^ 2 = 3
num2 ^= num1; // num2 = num2 ^ (num1 ^ num2) = 2 ^ (1 ^ 2) = 1
num1 ^= num2; // num1 = num1 ^ num2 = 3 ^ 1 = 2
console.log(num1); // 2
console.log(num2); // 1

位移运算：左移与右移应用

有符号左移(<<)

有符号左移操作会将32位二进制数的所有位向左移动指定的位数，右侧空出的位补0。示例如下：

var num = 2; // 二进制10 num = num << 5; // 二进制1000000，十进制64

若需计算2的n次方，可利用左移运算：

function power(n) {
 return 1 << n;
}

power(5); // 32

数值1的二进制表示为01（高位补零后），将其左移5位得到0100000，即十进制的32，这正是2的5次方。

有符号右移(>>)

有符号右移操作会将32位二进制数的所有位向右移动指定的位数，左侧空出的位由符号位填充。示例如下：

var num = 64; // 二进制1000000 num = num >> 5; // 二进制10，十进制2

利用右移运算可快速计算一个数的二分之一：

var num = 64 >> 1; // 32

有符号左移与右移操作均不会改变数值的符号位。

无符号右移：正负判断与边界处理

无符号右移(>>>)

对于正数，无符号右移与有符号右移的结果一致。但对于负数，无符号右移会将符号位一同右移，且系统会将负数的二进制码视为无符号正数处理：

var num = -64; // 11111111111111111111111111000000 num = num >>> 5; // 134217726

基于上述特性，可利用无符号右移判断数值的正负：

function isPos(n) {
return (n === (n >>> 0)) ? true : false; 
}

isPos(-1); // false
isPos(1); // true

表达式-1 >>> 0虽未实际右移，但-1的二进制码（全1）被解释为正数二进制码：

11111111111111111111111111111111

因此，-1 >>> 0的结果为4294967295（即32位全1的无符号整数值）。

总结

上述实例在日常开发中较为常见且易于理解。对于复杂或晦涩的位运算，建议谨慎使用，以免增加代码阅读难度和维护成本。