简单地说，~就是找到对称值(到-0.5)。

~a和a应该与0和-1中间的镜像对称。

- 5, 4, 3, 2, 1 | 0, 1, 2, 3, 4

~0 == -1
~1 == -2
~2 == -3
~3 == -4

这是因为计算机是如何表示负数的。

比如说，如果正值用1来计数，负值就用0。

1111 1111 == -1

1111 1110 == -2; // add one more '0' to '1111 1111'

1111 1101 == -3; // add one more '0' to '1111 1110'

最后，~i == -(i+1)。

~翻转值中的位。

为什么~2等于-3与数字的位表示方式有关。数字用二的补数表示。

2是二进制值

00000010

和~2翻转位，所以现在的值是:

11111101

它是-3的二进制表示。

记住，负数被存储为正数的补数。作为一个例子，这里是-2在2的补码中的表示:(8位)

1111 1110

得到它的方法是取一个数字的二进制表示，取它的补位(所有位的倒数)，然后加1。Two从0000 0010开始，通过反转位，我们得到1111 1101。加1得到上面的结果。第一个位是符号位，表示负号。

那么让我们看看如何得到~2 = -3:

这里还有两个:

0000 0010

简单地翻转所有的位，我们得到:

1111 1101

那么-3在2的补中是什么样的呢?从正3,0000 0011开始，将所有位翻转到1111 1100，并添加1位成为负值(-3)，1111 1101。

所以如果你简单地将2中的位反转，你就得到了2的-3的补表示。

补运算符(~)只是翻转位。由机器来解释这些比特。

Javascript波浪号(~)将给定值强制转换为1的补位——所有位都是反向的。 这就是波浪的作用。这不是固执己见。它既不加也不减任何量。

0 -> 1
1 -> 0
...in every bit position [0...integer nbr of bits - 1]

On standard desktop processors using high-level languages like JavaScript, BASE10 signed arithmetic is the most common, but keep in mind, it's not the only kind. Bits at the CPU level are subject to interpretation based on a number of factors. At the 'code' level, in this case JavaScript, they are interpreted as a 32-bit signed integer by definition (let's leave floats out of this). Think of it as quantum, those 32-bits represent many possible values all at once. It depends entirely on the converting lens you view them through.

JavaScript Tilde operation (1's complement)

BASE2 lens
~0001 -> 1110  - end result of ~ bitwise operation

BASE10 Signed lens (typical JS implementation)
~1  -> -2 

BASE10 Unsigned lens 
~1  -> 14 

以上所有观点同时都是正确的。

Tl;dr ~翻转比特。结果符号就改变了。~2是负数(0b..101)。要输出一个负数红宝石打印-，则2的~2的补:-(~~2 + 1)== -(2 + 1)== 3。正数按原样输出。

有一个内部值，和它的字符串表示。对于正整数，它们基本重合:

irb(main):001:0> '%i' % 2
=> "2"
irb(main):002:0> 2
=> 2

后者相当于:

irb(main):003:0> 2.to_s
"2"

~翻转内部值的位。2 = 0b010。~2是0b..101。两个点(..)代表无限个1。由于结果的最高有效位(MSB)为1，因此结果为负数((~2)。= = true)。要输出一个负数的红宝石印-，则是二的内部补值。2的补位是通过翻转位，然后加1来计算的。0b的2的补。101等于3。是这样的:

irb(main):005:0> '%b' % 2
=> "10"
irb(main):006:0> '%b' % ~2
=> "..101"
irb(main):007:0> ~2
=> -3

总的来说，它翻转了位，从而改变了符号。为了输出一个负数，它输出-，然后~~2 + 1(~~2 == 2)。

ruby像这样输出负数的原因是，它将存储的值视为绝对值的2的补。换句话说，存储的是0b..101。它是一个负数，因此它是x的2的补，为了找到x，它是2的补0b..101。它是2的x的补，也就是x(例如~(~2 + 1)+ 1 == 2)。

如果你将~应用于一个负数，它只是翻转位(尽管如此，这改变了符号):

irb(main):008:0> '%b' % -3
=> "..101"
irb(main):009:0> '%b' % ~-3
=> "10"
irb(main):010:0> ~-3
=> 2

更令人困惑的是~0xffffff00 != 0xff(或MSB等于1的任何其他值)。让我们稍微简化一下:~0xf0 != 0x0f。这是因为它将0xf0视为正数。这是有道理的。因此，~0xf0 == 0x..f0f。结果是一个负数。0x的2的补。F0f是0xf1。所以:

irb(main):011:0> '%x' % ~0xf0
=> "..f0f"
irb(main):012:0> (~0xf0).to_s(16)
=> "-f1"

如果你不打算对结果应用位操作符，你可以考虑~作为-x - 1操作符:

irb(main):018:0> -2 - 1
=> -3
irb(main):019:0> --3 - 1
=> 2

但可以说，这并没有多大用处。

举个例子，假设你有一个8位的网络掩码(为了简单起见)，你想计算0的个数。您可以通过翻转位并调用bit_length (0x0f. bit_length)来计算它们。bit_length == 4). But ~0xf0 == 0x..F0f，所以我们要去掉不需要的部分

irb(main):014:0> '%x' % (~0xf0 & 0xff)
=> "f"
irb(main):015:0> (~0xf0 & 0xff).bit_length
=> 4

或者你可以使用XOR运算符(^):

irb(main):016:0> i = 0xf0
irb(main):017:0> '%x' % i ^ ((1 << i.bit_length) - 1)
=> "f"

我认为对于大多数人来说，困惑的部分来自于十进制数和有符号二进制数的区别，所以让我们先澄清一下:

对于人类十进制世界: 01表示1， -01表示-1， 对于计算机的二进制世界: 101是无符号的，表示5。 101的意思是(-4 + 1)，如果是有符号的数字在x位置。 | x

所以2的翻转位= ~2 = ~(010)= 101 = -4 + 1 = -3 这种混淆是由于混淆了有符号的结果(101=-3)和没有符号的结果(101=5)