Qual a função dos operadores matemáticos <<
, >>
e >>>
em Javascript?
Exemplos:
0
ou1
>>
1
é0
2
ou3
>>
1
é1
4
ou5
>>
1
é2
Mesmo vale para números negativos.
Já:
-1 >>> 1
é2147483647
E para positivos funciona igual o >>
Estes são os operadores de bit shifting. Isto é, operadores que alteram o valor da representação dos bits "empurrando-os" para um lado.
<<
empurra para a esquerda e >>
empurra para a direita.
O número 5, por exemplo, tem representação 000...00000101
.
5 << 2
move os bits duas posições (preenchendo com zeros os novos lugares), pelo que passamos a ter 000...00010100
, isto é, 20.
5 >> 2
move os bits duas posições para o outro lado, pelo que passamos a ter 000...00000001
, isto é, 1.
Na prática, o operador x << n
multiplica x
por 2n (por exemplo, x << 1
multiplica por 2) e o operador x >> n
divide por 2n (por exemplo, x >> 1
divide por 2, truncando os resultados).
Todos estes operadores convertem para inteiros de 32 bits os valores dos operandos antes de aplicar as operações. Caso o operando da direita seja superior a 32, apenas os 5 bits significativos desse operando são usados (portanto, x >> 2
é igual a x >> 66
)
Para compreender como estes operadores se comportam com números negativos, é importante perceber como os números negativos são representados em memória.
O formato usado por estes operadores assume um modelo de complemento de dois.
Neste modelo, inverter o sinal de um número é equivalente a inverter todos os bits e depois somar 1. Exemplo:
Número 2: 00000...000010
Invertendo todos os bits: 11111...111101
Somando 1: 11111...111110
Logo, a representação do número -2
é: 111111...111110
. Um número é positivo se o bit mais significativo (o mais à esquerda) for 0, e negativo se o bits mais significativo for 1.
Ao aplicar -2 << 2
passamos a ter 11111...111000
. Que número é este?
Número X: 11111...111000
Invertendo todos os bits: 00000...000111
Somando 1: 00000...001000 (que significa 8)
Logo -2 << 2 === -8
. Novamente vemos que o efeito é multiplicar por 2n.
A diferença entre >>
e >>>
é que o >>
preenche os bits introduzidos à esquerda com o valor do bit mais significativo do operando da esquerda, enquanto que >>>
preenche os bits introduzidos com 0.
-4 >> 1
dá -2
, mas -4 >>> 1
dá:
Número 4: 0000...000100
Número -4: 1111...111100
Resultado: 0111...111110 (ou seja, 2^31 - 2)
Podemos assim dizer que o >>
mantém o sinal, enquanto >>> N
dá sempre um nº positivo (desde que N > 0).
Documentação (em inglês)
As operações de deslocamento binário funcionam deslocando em uma representação binária do número.
Por exemplo o valor 2 0010
ou 3 0011
quando deslocados para direita formam o valor 1 0001
pois o último número acaba sendo removido e o sistema vai inserir um 0 pra compensar no inicio.
Utilizei 4 bits apenas como fins didáticos pro exemplo.
No caso de números assinados (que permitem positivos e negativos, o deslocamento pode ser feito para ambos os lados), já para números não assinados >>>
a operação só pode ser feita pra direita.
Pois como não contém o digito que identifica se o valor é positivo ou negativo, este valor sempre vai ser positivo e uma vez que ele é menor que zero, passa ser o maior número positivo possível.
Exemplo:
-1 >>> 0
é 4294967295
Pois 0 é 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
e -1 no caso ele iria mudar a assinatura, o que causa uma inversão completa, empurrando todos os zeros e substituindo-os por 1
que resulta em 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
.
Para testar os valores binários obtidos uma solução simples é o uso da classe Number
e o método toString(2)
, exemplo:
Number(-2 >>> 0).toString(2) // "11111111111111111111111111111110"