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)

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)。

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)

~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。

简单的 ...........

作为任何数字的2的补，我们可以通过将所有1逆为0来计算，反之亦然，然后再加上1。

这里N= ~N产生的结果总是-(N+1)。因为系统以2的补码的形式存储数据，这意味着它像这样存储~N。

  ~N = -(~(~N)+1) =-(N+1). 

例如::

  N = 10  = 1010
  Than ~N  = 0101
  so ~(~N) = 1010
  so ~(~N) +1 = 1011 

点就是负的原点。我的观点是假设我们有32位寄存器，这意味着2^31 -1位涉及到操作，剩下的一位在早期计算(补码)中被存储为符号位，通常为1。结果是~10 = -11。

~(-11) =10;

如果printf("%d"，~0);结果是-1;

但printf(“%u”，~0)比结果:4294967295在32位机器上。

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"