ビット否定を使用した加算・減算【JS】

はじめに

ビット否定演算子~を使用した加算・減算ができるようです。

ビット否定演算子

MDNでは以下のように定義されています。
（日本語版ではBigintについての記載が不足しているため、英語版を引用）

The bitwise NOT (~) operator returns a number or BigInt whose binary representation has a 1 in each bit position for which the corresponding bit of the operand is 0, and a 0 otherwise.

簡単な訳

• ビット否定演算子~は、number or Bigintを返します
• 各bit部分が0のときは1、それ以外では0を返します

実例

理解には、実例を見るのが速いでしょう。

「ビット否定」という名称ですが、「ビット反転」と呼ぶべき挙動です。

9 (base 10) = 00000000000000000000000000001001 (base 2)
               --------------------------------
~9 (base 10) = 11111111111111111111111111110110 (base 2) = -10 (base 10)

• base 10は10進数のこと
• base 2は2進数のこと

1. 10進数の9 = 2進数の00000000000000000000000000001001
2. ~9 = 00000000000000000000000000001001を反転させたもの
3. = 11111111111111111111111111110110 = -10

※ここでの負数の扱いは、以下のページで「2の補数表現」と紹介されているものです。

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以上の例では、~9が-10になりました。この例以外でも、~nは-(n+1)を返します。

console.log(~-4) //3
console.log(~0) //-1
console.log(~1) //-2
console.log(~-1) //0

ビット否定を使用した加算・減算

本題です。「~nは-(n+1)を返す」仕様を応用して、加算・減算ができます。

function add(n) {
  return -~n
}

function subtract(n) {
  return ~-n
}

console.log(add(4)) // 5
console.log(subtract(0)) // -1

この手法は、単に技術的なおもしろさだけでなく、以下の利点があります。

• オペランドが一つであり、コードが短い
• undefinedを0として扱うことができる

undefinedを0として扱う

これは、-~と同じく「コードが短い」というメリットを持つ++と比較した時のメリットです。

以下の例では、arr[1]が存在しませんが、それを呼び出して処理をしています。
++を使用する場合、add3のようにn++ | 1という書き方をすれば解決できますが、-~は、この場合分け記述を必要としません。

function add(n) {
  return -~n
}

function add2(n) {
  return n++
}

function add3(n) {
  return n++ | 1
}

let arr = []

console.log(add(arr[1])) // 1
console.log(add2(arr[1])) // NaN
console.log(add3(arr[1])) // 1

おわりに

面白いだけでなく、実用的な面もある興味深い手法でした。
ただ、一般的には可読性が低いと言って良いでしょう。その点は注意が必要です。

この記事は以下のコメントをもとに作成しました。コメントありがとうございました。