Opérateurs bit à bit Javascript

Qu'est-ce qu'un opérateur bitwise en JavaScript ?

Certains langages de programmation permettent d'effectuer des opérations directement sur les représentations binaires des nombres. JavaScript est l'un de ces langages, et les opérateurs bit wise sont les outils qui permettent d'effectuer ces opérations.

En JavaScript, les opérateurs bitwise se répartissent en trois catégories : les opérateurs logiques bitwise, les opérateurs de décalage et l'opérateur bitwise NOT. Voici quelques exemples de ces opérateurs et de leur fonctionnement :

var a = 3 ; // binaire : 0011 var b = 5 ; // binaire : 0101 console.log(a & b) ; // 1 => binaire : 0001 console.log(a | b) ; // 7 => binaire : 0111 console.log(~a) ; // -4 => binaire : 1100 console.log(a ^ b) ; // 6 => binaire : 0110

Définition de base des opérateurs bitwise en JavaScript

Une compréhension de base des opérateurs bitwise en JavaScript nécessite une connaissance des nombres binaires et des portes logiques qui les manipulent. Un opérateur bitwise traite ses opérandes comme une séquence de 32 bits, plutôt que comme des nombres décimaux, hexadécimaux ou octaux. D'un point de vue numérique, ces opérateurs renvoient toujours un nombre, même si les paramètres saisis ne sont pas des nombres.

Importance des opérateurs bitwise en JavaScript

Tu te demandes peut-être pourquoi nous avons besoin de manipuler des bits en JavaScript ? Est-ce que cela a une quelconque importance ? Tu as raison de poser ces questions, et la réponse est que c'est unique à chaque situation. Bien qu'ils soient rarement utilisés en JavaScript, les opérateurs bitwise ont leurs applications, principalement dans le cadre de la programmation de bas niveau, du cryptage et de la gestion du matériel.

Opérateurs bitwise en JavaScript : Exemples courants

Il n'y a pas de meilleure façon de comprendre le fonctionnement des opérateurs bitwise JavaScript qu'en utilisant des exemples pratiques. Cette méthode peut t'aider à faire le lien entre des concepts abstraits et des opérations plus tangibles et concrètes. Ici, nous allons nous pencher sur quelques exemples courants des opérateurs Bitwise AND, OR et NOT.

Opérateur Bitwise And de JavaScript : Un exemple

L'opérateur JavaScript Bitwise AND, désigné par &, opère sur deux valeurs de 32 bits ; il renvoie un nouvel entier dans lequel chaque bit a une valeur de 1 uniquement si les deux bits correspondants dans les entiers d'origine ont des valeurs de 1. Sinon, il renvoie 0.

Considère deux variables, 'a' et 'b', avec des valeurs données :

var a = 9 ; // binaire : 1001 var b = 12 ; // binaire : 1100

Examinons l'opération \(a \& b\) d'un point de vue binaire :

• 1er bit : 1 (de 'a') et 1 (de 'b') égalent 1
• 2ème bit : 0 (de 'a') et 1 (de 'b') égalent 0
• 3ème bit : 0 (de 'a') et 0 (de 'b') égal 0
• 4ème bit : 1 (de 'a') et 1 (de 'b') égalent 1

À partir de ces opérations, nous obtenons un résultat binaire de 1000 qui, en format décimal, est égal à 8. Par conséquent, \(a \& b\) est égal à 8.

Opérateur Bitwise Or de JavaScript : Un exemple

L'opérateur OU bit à bit en JavaScript, représenté par |, opère sur deux valeurs de 32 bits ; il renvoie un nouvel entier dans lequel chaque bit est mis à 1 si l'un des bits correspondants dans les entiers d'origine est à 1. Si les deux sont à 0, il renvoie 0.

Prenons à nouveau les variables "a" et "b".

var a = 9 ; // binaire : 1001 var b = 12 ; // binaire : 1100

Écrivons l'opération \(a | b\) en binaire :

• 1er bit : 1 (de 'a') ou 1 (de 'b') égale 1
• 2ème bit : 0 (de 'a') ou 1 (de 'b') égale 1
• 3ème bit : 0 (de 'a') ou 0 (de 'b') égal 0
• 4ème bit : 1 (de 'a') ou 1 (de 'b') égale 1

À partir de ces opérations individuelles, nous obtenons un résultat binaire de 1101, équivalent au nombre décimal 13. Par conséquent, \(a | b\) est égal à 13.

Opérateur Bitwise Not de JavaScript : Un exemple

L'opérateur Bitwise NOT, exprimé par ~ en JavaScript, effectue une opération de négation sur une valeur de 32 bits, en retournant chaque bit de la représentation binaire de la valeur.

Par exemple, supposons que nous ayons une variable "a" :

var a = 9 ; // binaire : 1001

L'application de l'opérateur Bitwise NOT fonctionnerait comme suit :

• 1er bit : Pas 1 (de 'a') est 0
• 2ème bit : Pas 0 (de 'a') est 1
• 3e bit : Non 0 (à partir de 'a') est égal à 1
• 4ème bit : Pas 1 (à partir de 'a') est 0

Par conséquent, nous obtenons un résultat binaire de 0110, qui équivaut au nombre décimal -10. Ceci est dû à la représentation des nombres négatifs au format binaire (complément à deux), où le bit le plus à gauche fonctionne comme un bit de signe. Par conséquent, \(\sim a\) nous donne -10.

Opérateurs bitwise JavaScript spéciaux

En plus des opérateurs bitwise fondamentaux, JavaScript propose des opérateurs bitwise spéciaux qui permettent des manipulations uniques au niveau des bits. Deux de ces opérateurs intrigants sont l'opérateur Bitwise Left Shift et l'opérateur Bitwise NOT. Ils se distinguent par la façon dont ils manipulent les bits pour obtenir des résultats surprenants et remarquablement utiles.

L'opérateur Bitwise Left Shift en JavaScript

Outre les opérateurs bitwise de base en JavaScript, il existe une catégorie particulière connue sous le nom d'opérateurs de décalage. L'un d'entre eux est l'opérateur de décalage vers la gauche dans le sens des bits, désigné par <<. Cet opérateur permet de faire passer des bits d'un côté à l'autre d'un nombre binaire, c'est-à-dire de les "décaler" vers la gauche.

Prenons par exemple le nombre binaire 1011 (qui équivaut à 11). Si l'on utilise l'opérateur Bitwise Left Shift sur ce nombre, en le décalant de deux positions vers la gauche, il devient 101100 (ou 44 en format décimal).

Utilisation et rôle de l'opérateur Bitwise Left Shift en JavaScript

L'opérateur Bitwise Left Shift présente des propriétés remarquables en matière d'efficacité et d'optimisation des ressources en JavaScript. Dans les scénarios d'utilisation, il est impressionnant lorsqu'il s'agit d'effectuer des décalages arithmétiques, de multiplier ou de diviser des nombres entiers par des puissances de deux.

var a = 5 ; // binaire : 101 console.log(a << 1) ; // 10 => binaire : 1010 => 5 * 2^1 console.log(a << 2) ; // 20 => binaire : 10100 => 5 * 2^2

Comme le montrent les exemples ci-dessus, l'opérateur Bitwise Left Shift ne s'est pas contenté de décaler les bits de 'a', il a également multiplié 'a' par les puissances de deux correspondantes.

L'opérateur de décalage de bits vers la gauche joue donc un rôle remarquable, en particulier lorsqu'il s'agit de grands ensembles de données nécessitant des calculs. Dans de tels scénarios, l'utilisation de cet opérateur peut considérablement améliorer la vitesse des calculs.

Opérateur Bitwise Not en JavaScript

Parmi les autres opérateurs bitwise, l'opérateur bitwise NOT, noté ~, mérite une mention spéciale. Il diffère des autres opérateurs en effectuant une opération unaire, ce qui signifie qu'il opère sur un seul opérande.

Visuellement, si tu as un nombre entier représenté en binaire par 1011 (ou 11 en décimal), l'opérateur Bitwise NOT retourne chaque bit, ce qui donne 0100, une forme binaire de -12 dans le format binaire Two's complement de JavaScript.

Aperçu de l'opérateur Bitwise Not en JavaScript

En tant qu'opérateur unique, l'opérateur Bitwise NOT permet aux programmeurs d'inverser rapidement un nombre ou de vérifier des valeurs. Il existe un cas d'utilisation intéressant de cet opérateur en JavaScript, qui permet de trouver la valeur plancher (arrondi vers le bas) d'un nombre positif.

console.log(~-5) ; // 4 console.log(~~5.9999) ; // 5 console.log(Math.floor(5.9999)) ; // 5 (donne le même résultat, mais plus lentement)

Comme l'illustrent ces exemples, l'opérateur Bitwise NOT est une alternative pratique et plus rapide à Math.floor pour obtenir la valeur plancher d'un nombre. Il convient toutefois de noter que cette astuce ne fonctionne qu'avec les nombres positifs et qu'elle peut donner des résultats incorrects pour les entrées négatives ou les entrées supérieures à 2147483647.

L'opérateur Bitwise NOT montre donc son importance en JavaScript pour les manipulations rapides, l'inversion des nombres et l'obtention de calculs plus rapides et moins gourmands en mémoire. Cependant, il doit être utilisé avec prudence, compte tenu de ses propriétés et restrictions spécifiques.

Technique des opérateurs bitwise en JavaScript

En tant qu'aspect intégral de JavaScript, les opérateurs bitwise offrent une technique robuste pour manipuler les données binaires au niveau le plus bas - les bits individuels. Ces opérateurs opèrent directement sur les données binaires, ce qui en fait un outil puissant pour des calculs et des manipulations efficaces. Il est essentiel de savoir comment utiliser efficacement ces opérateurs, ce qui implique de comprendre leur syntaxe et de reconnaître les complexités inhérentes aux opérations bitwise.

Syntaxe des opérateurs bitwise en JavaScript

La syntaxe des opérateurs bitwise de JavaScript se distingue par sa simplicité et sa facilité d'utilisation. Intuitifs et directs, les opérateurs nécessitent généralement deux opérandes : un à gauche et un autre à droite.

Compte tenu de sa simplicité, la syntaxe peut être assez simple à assimiler. Cependant, pour l'utiliser correctement, il faut avoir une bonne maîtrise des opérations binaires et, le cas échéant, des opérations unaires, comme pour l'opérateur Bitwise NOT.

Utilisation correcte de la syntaxe des opérateurs bitwise en JavaScript

Bien que la syntaxe des opérateurs bitwise JavaScript soit simple, il est essentiel de l'utiliser correctement pour exploiter leur puissance. Il est essentiel de comprendre le type de données binaires que chaque opérateur attend et les résultats qu'il génère.

Par exemple, les opérateurs Bitwise AND (&) et OR (|) nécessitent deux opérandes. Ils effectuent une opération sur chaque bit des représentations binaires des opérandes. En revanche, l'opérateur unaire NOT (~) fonctionne sur un seul opérande et transforme tous les 0 en 1 et vice versa.

Tous ces opérateurs renvoient un nombre entier de 32 bits. Il est essentiel de comprendre ce fait, en particulier lorsque tu as affaire à de grands nombres ou à des valeurs négatives, que JavaScript représente en utilisant le format binaire complément à deux.

Voici un exemple de code illustrant l'utilisation correcte :

var a = 13 ; // binaire : 1101 var b = 9 ; // binaire : 1001 console.log(a & b) ; // 9 => binaire : 1001 (Bitwise AND) console.log(a | b) ; // 13 => binaire : 1101 (Bitwise OR) console.log(~a) ; // -14 => binaire : 11111111111111111111111111110010 (Bitwise NOT)

Par conséquent, tu peux largement exploiter la syntaxe des opérateurs bitwise de JavaScript en comprenant la nature des nombres binaires et le fonctionnement de chaque opérateur, tout en étant attentif au format binaire de JavaScript pour les nombres négatifs et les grands entiers.

Complexité des opérations binaires en JavaScript

Étant de plus bas niveau que d'autres constructions de programmation, les opérateurs bitwise de JavaScript peuvent introduire des complexités qui peuvent être intrigantes. Par exemple, l'opérateur Bitwise Left Shift ne se contente pas de déplacer les bits vers la gauche. En fait, il modifie la valeur d'un nombre entier. Il multiplie l'entier par une puissance de 2, en fonction du nombre de positions décalées.

Une autre complexité que tu peux rencontrer concerne l'opérateur Bitwise NOT. Contrairement aux autres opérateurs, il modifie le signe du nombre et en soustrait un. L'astuce de cet opérateur réside dans le format binaire de JavaScript pour les nombres négatifs, et le résultat est donc souvent inattendu pour les utilisateurs qui ne sont pas familiers avec ce concept.

La complexité provient également de l'utilisation des opérateurs bitwise de JavaScript dans des calculs plus rapides et moins gourmands en mémoire. Bien que ces opérations soient plus rapides en interne que leurs équivalents mathématiques, une utilisation imprudente peut conduire à un débogage malaisé et à des résultats indésirables, en particulier lorsqu'il s'agit de valeurs négatives ou de nombres supérieurs à 32 bits.

Surmonter les complexités des opérations bitwise en JavaScript

La complexité des opérations binaires en JavaScript représente un défi. Pourtant, avec une bonne compréhension et de la pratique, tu peux commencer à les exploiter à ton avantage.

Pour commencer, tu dois bien comprendre le système de numération binaire. C'est essentiel pour comprendre le comportement et le résultat de chaque opérateur. Par exemple, comprendre comment les nombres négatifs et les entiers de plus de 32 bits sont représentés en JavaScript peut aider à comprendre les résultats surprenants de certaines opérations, telles que Bitwise NOT et les décalages.

Voici quelques recommandations :

• Utilise des commentaires dans le code pour faciliter le débogage et améliorer la lisibilité du code.
• Maintiens les résultats dans la limite de 32 bits pour éviter les débordements et les résultats inattendus.
• Évite d'utiliser les opérateurs bitwise avec des nombres négatifs, à moins que tu ne connaisses bien le format complément à deux.
• Lorsque tu utilises les opérateurs de décalage, évite de décaler de 32 positions ou plus, car JavaScript apporte le décompte de décalage modulo 32.

Pour illustrer cela, jette un coup d'œil à l'exemple de code révisé en tenant compte de ces meilleures pratiques :

var a = 13 ; // binaire : 1101 var b = 9 ; // binaire : 1001 console.log(a & b) ; // 9 => binaire : 1001 (Bitwise AND) console.log(a | b) ; // 13 => binaire : 1101 (Bitwise OR) console.log(~a) ; // -14 => binaire : 11111111111111111111111111110010 (Bitwise NOT) // utilisation de l'opérateur de décalage dans la limite console.log(a << 3) ;

Par conséquent, en comprenant le système des nombres binaires, en utilisant les meilleures pratiques et en gérant soigneusement les complexités, tu peux exploiter la puissance des opérateurs bitwise de JavaScript tout en évitant les pièges courants.