很简单:

Before starting please remember that 
 1  Positive numbers are represented directly into the memory.
 2. Whereas, negative numbers are stored in the form of 2's compliment.
 3. If MSB(Most Significant bit) is 1 then the number is negative otherwise number is 
    positive.

你会发现~2:

Step:1 Represent 2 in a binary format 
       We will get, 0000 0010

Step:2 Now we have to find ~2(means 1's compliment of 2)
                  1's compliment       
       0000 0010 =================> 1111 1101 

       So, ~2 === 1111 1101, Here MSB(Most significant Bit) is 1(means negative value). So, 
       In memory it will be represented as 2's compliment(To find 2's compliment first we 
       have to find 1's compliment and then add 1 to it.)

Step3:  Finding 2's compliment of ~2 i.e 1111 1101

                   1's compliment                   Adding 1 to it
        1111 1101 =====================> 0000 0010 =================> 0000 0010
                                                                      +       1
                                                                      ---------
                                                                      0000 0011 
        So, 2's compliment of 1111 1101, is 0000 0011 

Step4:  Converting back to decimal format.
                   binary format
        0000 0011 ==============> 3
        
       In step2: we have seen that the number is negative number so the final answer would  
       be -3
                                    
                                So, ~2 === -3

简单的 ...........

作为任何数字的2的补，我们可以通过将所有1逆为0来计算，反之亦然，然后再加上1。

这里N= ~N产生的结果总是-(N+1)。因为系统以2的补码的形式存储数据，这意味着它像这样存储~N。

  ~N = -(~(~N)+1) =-(N+1). 

例如::

  N = 10  = 1010
  Than ~N  = 0101
  so ~(~N) = 1010
  so ~(~N) +1 = 1011 

点就是负的原点。我的观点是假设我们有32位寄存器，这意味着2^31 -1位涉及到操作，剩下的一位在早期计算(补码)中被存储为符号位，通常为1。结果是~10 = -11。

~(-11) =10;

如果printf("%d"，~0);结果是-1;

但printf(“%u”，~0)比结果:4294967295在32位机器上。

这个操作是补语，不是否定语。

考虑~0 = -1，然后从这里开始。

否定的算法是，“补，加”。

你知道吗?还有一种“一的补”，它的逆数是对称的，它有一个0和一个-0。

简单地说，~就是找到对称值(到-0.5)。

~a和a应该与0和-1中间的镜像对称。

- 5, 4, 3, 2, 1 | 0, 1, 2, 3, 4

~0 == -1
~1 == -2
~2 == -3
~3 == -4

这是因为计算机是如何表示负数的。

比如说，如果正值用1来计数，负值就用0。

1111 1111 == -1

1111 1110 == -2; // add one more '0' to '1111 1111'

1111 1101 == -3; // add one more '0' to '1111 1110'

最后，~i == -(i+1)。

Tl;dr ~翻转比特。结果符号就改变了。~2是负数(0b..101)。要输出一个负数红宝石打印-，则2的~2的补:-(~~2 + 1)== -(2 + 1)== 3。正数按原样输出。

有一个内部值，和它的字符串表示。对于正整数，它们基本重合:

irb(main):001:0> '%i' % 2
=> "2"
irb(main):002:0> 2
=> 2

后者相当于:

irb(main):003:0> 2.to_s
"2"

~翻转内部值的位。2 = 0b010。~2是0b..101。两个点(..)代表无限个1。由于结果的最高有效位(MSB)为1，因此结果为负数((~2)。= = true)。要输出一个负数的红宝石印-，则是二的内部补值。2的补位是通过翻转位，然后加1来计算的。0b的2的补。101等于3。是这样的:

irb(main):005:0> '%b' % 2
=> "10"
irb(main):006:0> '%b' % ~2
=> "..101"
irb(main):007:0> ~2
=> -3

总的来说，它翻转了位，从而改变了符号。为了输出一个负数，它输出-，然后~~2 + 1(~~2 == 2)。

ruby像这样输出负数的原因是，它将存储的值视为绝对值的2的补。换句话说，存储的是0b..101。它是一个负数，因此它是x的2的补，为了找到x，它是2的补0b..101。它是2的x的补，也就是x(例如~(~2 + 1)+ 1 == 2)。

如果你将~应用于一个负数，它只是翻转位(尽管如此，这改变了符号):

irb(main):008:0> '%b' % -3
=> "..101"
irb(main):009:0> '%b' % ~-3
=> "10"
irb(main):010:0> ~-3
=> 2

更令人困惑的是~0xffffff00 != 0xff(或MSB等于1的任何其他值)。让我们稍微简化一下:~0xf0 != 0x0f。这是因为它将0xf0视为正数。这是有道理的。因此，~0xf0 == 0x..f0f。结果是一个负数。0x的2的补。F0f是0xf1。所以:

irb(main):011:0> '%x' % ~0xf0
=> "..f0f"
irb(main):012:0> (~0xf0).to_s(16)
=> "-f1"

如果你不打算对结果应用位操作符，你可以考虑~作为-x - 1操作符:

irb(main):018:0> -2 - 1
=> -3
irb(main):019:0> --3 - 1
=> 2

但可以说，这并没有多大用处。

举个例子，假设你有一个8位的网络掩码(为了简单起见)，你想计算0的个数。您可以通过翻转位并调用bit_length (0x0f. bit_length)来计算它们。bit_length == 4). But ~0xf0 == 0x..F0f，所以我们要去掉不需要的部分

irb(main):014:0> '%x' % (~0xf0 & 0xff)
=> "f"
irb(main):015:0> (~0xf0 & 0xff).bit_length
=> 4

或者你可以使用XOR运算符(^):

irb(main):016:0> i = 0xf0
irb(main):017:0> '%x' % i ^ ((1 << i.bit_length) - 1)
=> "f"

正如其他人所提到的~只是翻转位(将1变为0，将0变为1)，由于使用了2的补码，您就得到了您所看到的结果。

需要补充的一点是为什么使用2的补数，这是为了对负数的运算和对正数的运算是一样的。把-3看成是要加3才能得到0的数字，你会看到这个数字是1101，记住二进制加法就像小学(十进制)加法，只是你得到2时进1，而不是10。

 1101 +
 0011 // 3
    =
10000
    =
 0000 // lose carry bit because integers have a constant number of bits.

因此1101是-3，翻转位就得到0010，也就是2。