Java按位取反（~）运算结果为负数的原理问题咨询
2026-9-29
Java按位取反运算符（~）运算规则说明
核心前置规则
Java中int是32位有符号整数，所有整数以补码形式存储：
- 最高位为符号位，
0代表正数，1代表负数 - 正数的补码和原码完全一致
- 负数补码转十进制规则：先减1得到反码，再对除符号位外的所有位取反得到原码，最后转换为十进制值加负号
- 通用快速计算规律：
~n = -(n + 1)
示例1：~15 = -16 运算逻辑
- 15作为正整数，32位补码为：
00000000 00000000 00000000 00001111 - 按位取反后所有位0转1、1转0，得到补码：
11111111 11111111 11111111 11110000 - 补码转十进制：
- 补码减1得到反码：
11111111 11111111 11111111 11101111 - 除符号位外取反得到原码：
10000000 00000000 00000000 00010000 - 原码对应十进制值为-16
- 补码减1得到反码：
- 符合快速计算规律：
~15 = -(15+1) = -16
示例2：~6 = -7 运算逻辑
- 6作为正整数，32位补码为：
00000000 00000000 00000000 00000110 - 按位取反后得到补码：
11111111 11111111 11111111 11111001 - 补码转十进制：
- 补码减1得到反码：
11111111 11111111 11111111 11111000 - 除符号位外取反得到原码：
10000000 00000000 00000000 00000111 - 原码对应十进制值为-7
- 补码减1得到反码：
- 符合快速计算规律：
~6 = -(6+1) = -7
关于「按位取反结果都是负数」的说明
这个结论只在原操作数为正整数时成立：
- 正整数补码最高位为0，按位取反后最高位变为1，所以结果为负数
- 如果原操作数是负数，补码最高位为1，按位取反后最高位变为0，结果就是正数，比如
~(-16) = 15、~(-7) = 6，同样符合~n = -(n+1)的计算规律
内容的提问来源于stack exchange，提问作者user14917213
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