📝 摘要：在众多语言中，都提供了关于位操作符，但 为什么右移有“有无”符号之别，而左移却没有？，本文一步步讲述左移、有符号右移、无符号右移，以此来揭开位移的面纱，最终探究答案，囿于本人知识与能力，如有纰漏，敬请指出！
1. 引言
在 JavaScript 和 Java 语言中，针对二进制进行移位的位操作符有：左移 <<、有符号右移 >>、无符号右移 >>>，首先我们先从概念上去剖析它们，这里引用《计算机组成原理教程》书中的一段描述：
计算机中机器数的字长往往是固定的，当机器数左移 n 位或右移 n 位时，必然会使其 n 位低位或 n 位高位出现空位。那么，对空出的空位应该添补 0 还是 1 呢？这与机器数采用有符号数还是无符号数有关。对无符号数的移位称为逻辑移位，对有符号数的移位称为算术移位。
考虑符号位的位操作都称为算数移位，“算数”，就是用于计算所用；不考虑符号位的都成为逻辑移位，“逻辑”，就是简单的移位，一般用于压缩编码等单纯移位，不需要考虑符号位。以这两个概念作为分类可将移位的位操作符分为：
| 分类 | 左移 | 右移 |
|---|---|---|
| 算数移位 | 左移<< | 有符号右移符号>> |
| 逻辑移位 | 无符号右移符号>>> |
看完这个分类表，对强迫症来说似乎不那么友好，这也就引出来本博客的题目：为什么右移有“有无”符号之别，而左移却没有？
回答这个问题之前，还是得了解移位操作，为了简化描述，我们以 5 位二进制数（最高位为符号位）来作为举例：
2. 左移
对于数值 3，它的二进制位 00011，左移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
左移两位 3 << 2，注意符号位不参与移位
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
高位舍弃，低位补 0，结果可得 12
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
对于 -3，左移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
在计算机底层中，负数以补码的形式存储，正数的补码和原码一样，负数的补码由除符号位的原码（该数的绝对值）的反码再加一可得
左移两位 -3 << 2，注意符号位不参与移位
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
高位舍弃，低位补 0，结果可得 -12（注意结果仍为补码）
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
这里结果的计算涉及到原码和补码的转换，可以参考博客：补码和原码的转化过程
3. 有符号右移
为了更好的举例，这里我们使用数值 5，它的二进制位 00101，有符号右移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
有符号右移两位5 >> 2，注意符号位不参与移位
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
高位补符号位，低位舍弃，有符号右移结果为 1
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
注意！！！，高位是补符号位，正数补 0，看不出效果，当对于负数来说，却又天壤之别。
对于 -5，有符号右移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
有符号右移两位 -5 >> 2，注意符号位不参与移位
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
高位补符号位，低位舍弃，结果为 -2
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
4. 无符号右移
无符号右移把整个数当作无符号数来看待，再进行移动
对于 5，无符号右移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
无符号右移两位 5 >>> 2
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
高位补 0，低位舍弃，无符号右移结果为 1
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
对于 -5，无符号右移前可以表示如下：
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
无符号右移两位 -5 >>> 2，注意，此时将整个数当作无符号数来看待
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
高位补 0，低位舍弃，此时结果变为正数 6，
| 下标 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 位数 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
5. 总结
- 我们可以看到，对于正数，有符号右移和无符号右移都是一样的，但是对于负数，且大相径庭，原值
-5，无符号右移后变成了6。 - 我们再以宏观的视角去对比完左移和右移，就会发现，右移后高位是空出来的，对于空出来的高位，就需要去考虑补 0 还是补 1，而左移后高位时被舍弃掉的，根本不需要“补位”一说。这也就解释了为什么右移有“有无”符号之别，而左移却没有，因为根本就没有必要。
6. 参考资料
[1] 千万别小看这些运算符背后的逻辑：
https://developer.aliyun.com/article/763951：
[2] 补码和原码的转化过程：https://www.cnblogs.com/wxf0701/archive/2008/08/14/1267639.html
