Java byte位移操作 注意事项

Posted 2020-08-09

Java对byte 的 + - * / >> >>> << & | ^ (加，减，乘，除，右移，左移，无符号右移，位与，位或，位异或)操作，均会是首先将byte转化为int, 再行运算。这一事实可能导致多种问题：

 

 

假设我们想进行如下byte运算： 1111 1000 右移1位，再与0000 0001 或运算，得 0111 1101。

直觉写程序如下：

byte b = 0xf8;

byte b2 =  b >> 1 | 0x01;  

 

这个写法里有多重错误，现逐个纠正：

1 编译器报错，int无法直接自动转化为byte 

为解决此问题，加强制转化。

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( (b >> 1) | 0x01);  

 

 

2 输出为 1111 1101 不是我们想要的 0011 1101

原因是>> 是有符号右移，当符号位为1时，左侧补的是1而非0。

修改为使用 >>> 无符号右移：

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( (b >>> 1) | 0x01);  

 

3 运行后发现输出依然为 1111 1101 

原因是byte在运算前先转化为int再行位运算，因此分解后的运算步骤如下：

b 转化为int  1111 1000 转化为      11111111 11111111 11111111 11111000

无符号右移1位                      01111111 11111111 11111111 11111100

与 0x01 按位或                  01111111 11111111 11111111 11111101

强制转化回byte     11111101

解决方案，在右移运算前先 位与 0xff

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( ((b & 0xff )>>> 1) | 0x01);  //注意必须加括号，因为 >>> 的优先级高于 &

 

 

4 运行后发现输出为我们想要的结果  0111 1101。运算步骤分解如下：

b 转化为int  1111 1000 转化为   11111111 11111111 11111111 11111000

和0xff 进行 & 操作              00000000 00000000 00000000 11111000

无符号右移1位   00000000 00000000 00000000 01111100

与 0x01 按位或  00000000 00000000 00000000 01111101

强制转化回byte  01111101

 

 

 

5 关于System.out.println();

byte b = (byte)0xf8;

System.out.println(b);   --最终输出为-8

运算步骤为：

b 转化为int  1111 1000 转化为   11111111 11111111 11111111 11111000

取符号位 -                      -1111111 11111111 11111111 11111000

取返+1（因为是按补码运算）      -0000000 00000000 00000000 00001000

输出  -8

 

 

 

 

 

最终结论：

1 区分使用 >> 和 >>>

2 在 >> 操作前要首先 & 0xff

3 注意符号优先级，正确使用括号。

4 需要强烈注意的一点是 & 的优先级小于 + . 因此 a = b & 0xff + 2000 的结果 可能不是你想要的

 

 

 

 

 

 

附：

打印byte，int 每个bit值的函数。

 

public static void printByte(byte b){

    for(int i = 7; i >=0 ; i --){

        int shiftleft = (b >> i) & 0x01;

        System.out.print(shiftleft);

    }

    System.out.println();

}

 

public static void printInt(int b){

    for(int i = 31; i >=0 ; i --){

        int shiftleft = (b >> i) & 0x01;

        System.out.print(shiftleft);

    }

    System.out.println();

}