Python中二进制1的补码（按位取反）操作结果与预期不符求助

Python的整数采用变长有符号补码存储逻辑，和C语言固定位数的整数规则有差异。~作为按位非运算符，在Python中会对整数的所有位（包括符号位）取反，运算规则等价于-x - 1，因此对0b1010（十进制10）执行~a会得到-11，而非你预期的低4位取反结果。

你只需要将取反结果和对应位数的全1掩码做按位与操作，屏蔽高位符号位的影响即可：

• 已知二进制位数的场景
  以你示例中的4位二进制数为例，全1掩码为0b1111（十进制15）：

a = 0b1010
res = ~a & 0b1111
print(res)  # 输出5，对应二进制0b101

如果是固定位数的通用场景，可以直接用对应长度的掩码：

• 8位二进制：使用掩码0xFF

• 16位二进制：使用掩码0xFFFF

• 32位二进制：使用掩码0xFFFFFFFF

• 不确定二进制位数的场景
  可以通过bit_length()方法动态获取当前数字的二进制有效位数，自动生成对应掩码：

a = 0b1010
mask = (1 << a.bit_length()) - 1
res = ~a & mask
print(bin(res))  # 输出0b101

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Noám Manriquez