为什么Numpy布尔数组执行~b.sum()运算会得到负数结果？

出现该差异的核心原因是运算符优先级不同，具体逻辑拆解如下：

• 首先Python语法中，方法调用（即.sum()这类语法）的优先级远高于一元按位非运算符~，因此~b.sum()的执行顺序和你预期的完全不同：
  1. 第一步优先执行b.sum()，布尔数组求和得到整数结果1
  2. 第二步才对整数1执行按位非运算~1，而非你预期的“先对数组做按位非再求和”
• 整数的按位非运算规则：Python的整数采用补码方式存储，按位非~会对整数的所有二进制位取反，对应的数学计算规则为 ~x = -x -1
  代入第一步得到的结果x=1，可得 ~1 = -1 -1 = -2，和你得到的运行结果完全一致

对比验证 #

你预期的运算逻辑需要手动加括号改变运算优先级，对应代码为(~b).sum()，才能先对数组做按位非得到3个True，再求和得到结果3。

# 无括号的实际执行逻辑等价代码
step1 = b.sum() # 返回整数 1
step2 = ~step1 # 返回整数 -2
print(step2 == ~b.sum()) # 输出 True

# 符合你预期的逻辑需要手动加括号
print((~b).sum()) # 输出 3

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wesley Kitlasten