了解 C# 中的二进制 NOT 操作符

Tim Corey

4m 48s

C# 中的二进制操作对于在位级工作、优化性能以及理解数据的存储和操作方式至关重要。 其中一个重要的运算符是二进制 NOT (~)，它可以翻转数字的所有位。 为了深入了解这一点，让我们一起回顾一下 Tim Corey 的视频"C#中的二进制：二进制 NOT 操作符，10 分钟以内"。

二进制 NOT 简介

Tim Corey 首先解释说，本视频是关于理解 C# 中二进制的系列视频的一部分。 本课是该系列的第七课，主要介绍二进制 NOT 运算符 (~)。 他强调，这将是一堂快速课，时间控制在十分钟以内，使其易于理解和掌握。

设置代码

Tim 调整了启动代码，以提高可读性。 他没有手动格式化二进制值，而是在末尾使用了冒号（:）和变量名，以确保清晰。 这样，数值的二进制表示法就会保留在开头，从而便于比较。

他首先声明了一个整数变量：

// Declare an integer variable and assign it the value of 1.
int value = 1;

// Declare an integer variable and assign it the value of 1.
int value = 1;

' Declare an integer variable and assign it the value of 1.
Dim value As Integer = 1

' Declare an integer variable and assign it the value of 1.
Dim value As Integer = 1

这就设置了一个可以应用 NOT 运算符的简单场景。

使用二进制 NOT 操作符

Tim 介绍了 ~ 运算符并演示了其语法：

// Apply the Binary NOT operator to flip all bits of the integer 'value'.
int notValue = ~value;

// Apply the Binary NOT operator to flip all bits of the integer 'value'.
int notValue = ~value;

' Apply the Binary NOT operator to flip all bits of the integer 'value'.
Dim notValue As Integer = Not value

' Apply the Binary NOT operator to flip all bits of the integer 'value'.
Dim notValue As Integer = Not value

他指出，在大多数键盘上，Tilde (~) 位于左上角，Escape 键的下方，1 键的旁边。 他澄清说，这与感叹号（!）不同，后者通常被称为 "Bang 字符"。转折号执行位否定，而感叹号用于逻辑否定。

不做什么？

Tim 解释说，NOT 运算符会翻转数字二进制表示法中的所有位。 这意味着：

• 1 变为 0
• 0 变为 1

对一个数字应用 ~ 可以得到它的位补码。 他复制了控制台输出以观察结果。

观察输出

Tim 运行了程序，并指出结果比预期的要长很多。 例如，如果 value = 1，输出就不只是 0，而是一个更长的 1 序列，其后是翻转位。 他指出 ~1 的结果是

// Observed output for ~1
11111111111111111111111111111110

// Observed output for ~1
11111111111111111111111111111110

' Observed output for ~1
11111111111111111111111111111110

' Observed output for ~1
11111111111111111111111111111110

为什么会出现这种情况？

了解 32 位表示法

Tim 解释说，出现这种行为是因为 C# 使用了 32 位有符号整数（int）。 由于 C# 中的 int 实际上是 Int32，它由 32 位组成。 在执行 NOT 操作时，所有 32 位都要翻转，而不仅仅是 1 的单位表示。

为了更清楚地说明这一点，他调整了输出格式，明确显示 32 位：

// Convert the result of the NOT operation to a binary string representation,
// pad it to 32 bits, and print it.
Console.WriteLine(Convert.ToString(notValue, 2).PadLeft(32, '0'));

// Convert the result of the NOT operation to a binary string representation,
// pad it to 32 bits, and print it.
Console.WriteLine(Convert.ToString(notValue, 2).PadLeft(32, '0'));

' Convert the result of the NOT operation to a binary string representation,
' pad it to 32 bits, and print it.
Console.WriteLine(Convert.ToString(notValue, 2).PadLeft(32, "0"c))

' Convert the result of the NOT operation to a binary string representation,
' pad it to 32 bits, and print it.
Console.WriteLine(Convert.ToString(notValue, 2).PadLeft(32, "0"c))

这将显示完整的二进制表示法，从而更容易看到所有比特是如何翻转的。

为什么不重要？

在这一点上，Tim 提出了一个问题：为什么 NOT 运算符会有用？ 他暗示，在使用其他位运算时，位运算的价值会更加明显，例如

• 位屏蔽：有选择地保留或删除位。
• 清除位：重置二进制数中的特定位。
• 高效计算：针对内存和速度执行底层优化。

构建更高级的操作

Tim 强调，在学习更复杂的二进制操作之前，了解 NOT 等基础概念非常重要。 他向观众保证，一旦他们掌握了二进制操作，就会发现这些操作是多么强大和高效。 二进制操作允许开发人员

• 优化内存使用。
• 以最小的处理能力执行操作。
• 有效控制数字中的各个位。

展望未来

最后，Tim 还暗示了下一课的内容，即使用 NOT 运算符和其他位运算技术清除特定位。 他强调，掌握这些基础知识对于有效使用 C# 中的二进制工作至关重要。

结论

Tim Corey 对 C# 中的二进制 NOT 操作符进行了清晰实用的解释。 通过翻转数字的所有位，~ 是在位级工作的基本工具。 了解该运算符可为更高级的二进制操作（如位屏蔽和位移）奠定基础。 如果您正在潜心研究底层编程或优化性能，这是一个需要掌握的重要概念。

有关更多见解，请查看 Tim Corey 的完整视频和他的 C# 二进制系列！