Java基础东西(按位操作运算)

Posted 2020-10-01 Enjoy Life

http://aokunsang.iteye.com/blog/615658

前奏：

　  昨天一哥们问我Java位移你会吗，我说不会，想想位移这么麻烦，一般有位移的Java代码一律不看，有几个人会啊，是吧？但是那哥们的回答，让我郁闷半天：“这都不会啊，都是Java基础的东西呀！”我靠，我晕倒，听着老不爽了，so我决定对位移一探究竟，原来也这么随意啊，哈哈。因此，把心得总结如下，欢迎收看。

在这里先感谢一下，JavaEye上的高手们的技术博客指点。TKS very much。

技术总结：

<1>.在了解位移之前，先了解一下正数和负数的二进制表示形式以及关系：
举例15和-15：

15的原码： 00000000 00000000 00000000 00001111
    补码： 11111111 11111111 11111111 11110000
                 +1 =
-15的原码：11111111 11111111 11111111 11110001

负数的原码即为：正数的原码取反，再加1。

<2>位移操作：(只针对int类型的数据有效，java中，一个int的长度始终是32位，也就是4个字节,它操作的都是该整数的二进制数).也可以作用于以下类型，即byte，short，char，long(当然，它们都是整数形式)。当为这四种类型是，JVM先把它们转换成int型再进行操作。

<<     左移  
>>     右移
>>>    无符号右移

<<和>>为数值位移，>>>为逻辑位移。【注】:Java中不存在<<<。

$1> m<<n的含义:把整数m表示的二进制数左移n位,高位移出n位都舍弃，低位补0.  (此时将会出现正数变成负数的形式)
实例：
  3<<2剖析：
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$1的原理，得到00000000 00000000 00000000 00001100,即为12.
 
  左移使整数变为负数:
  10737418<<8
  10737418二进制表示形式:00000000 10100011 11010111 00001010,按照$1的原理，得到10100011 11010111 00001010 00000000，即为:-1546188288.

$2> m>>n的含义:把整数m表示的二进制数右移n位,m为正数，高位全部补0；m为负数，高位全部补1.
实例：
  3>>2剖析：
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$2的原理，得到00000000 00000000 00000000 00000000,即为0.
  -3>>2剖析：
  -3二进制形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$2的原理，得到11111111 11111111 11111111 11111111,即为-1.

以上:每个整数表示的二进制都是32位的，如果右移32位和右移0位的效果是一样的。依次类推，右移32的倍数位都一样。

$3> m>>>n：整数m表示的二进制右移n位，不论正负数，高位都补零。
实例：
  3>>>2剖析：
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$3的原理，得到00000000 00000000 00000000 00000000,即为0.
  -3>>>2剖析：
  -3二进制形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$3的原理，得到00111111 11111111 11111111 11111111,即为1073741823.
  

【注】:对于$1,$2,$3,如果n为负数:这时JVM会先让n对32取模，变成一个绝对值小于32的负数，然后再加上32，直到 n 变成一个正数。
实例：
   4<<-10
   4的二进制形式:00000000 00000000 00000000 00000100,-10对32取模再加上32，不用说了，得到22，则4<<-10，即相当于4<<22。
   此时按照再按照$1原理，得到00000001 00000000 00000000 00000000，得到的即为：16777216。

OK，大功告成。

综上所述:
   m<<n即在数字没有溢出的前提下，对于正数和负数，左移n位都相当于m乘以2的n次方.
   m>>n即相当于m除以2的n次方，得到的为整数时，即为结果。如果结果为小数，此时会出现两种情况：(1)如果m为正数，得到的商会无条件的舍弃小数位；(2)如果m为负数，舍弃小数部分，然后把整数部分加+1得到位移后的值。

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接下来在此说说位操作的好处，速度超快，这些都是底层的二进制机器操作指令。
  比如:a*2，

       1.jvm先为变量a分配空间；

       2.再进行a*2的操作；

      3.再把结果返回给相应的变量。
而a<<1,和a*2一样，它只需要一条指令即可，速度很快。当然前三种位移操作都是对2的倍数

进行操作时可用。



再进行些许补充，谈到位操作，当然还要说到四个操作符：~(按位非)，|(按位或)，&(按位

与)，^(按位异或)，这些都是大学计算机基础用法，对整数的二进制形式进行操作，然后再

转换为整数,具体操作如下。
1.~(按位非):【解义】对该整数的二进制形式逐位取反。
    ~4：(一元操作符)
     4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100，逐位取反后得

到:11111111 11111111 11111111 11111011,即为-5.
2.|(按位或):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑或运算，原理为:1|0=1,0|0=0,1|1=1,0|1=1
等。
    4|-5：
     4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011，
  逐位进行逻辑或运算：11111111 11111111 11111111 11111111，即得到-1.
3.&(按位与):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑与运算，原理:1|0=0,0|0=0,1&1=1;0&1=0等。 
   4&-5：
     4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011，
  逐位进行逻辑与运算：00000000 00000000 00000000 00000000,即得到0.  

实际应用：可以把字节转换为整数，-64&0xFF=192,也可以用八进制的形式，-64&0377=192、

其实0xFF和0377都表示的是整数255、
4.^(按位异或):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑异或运算，原理:1^1=0,1^0=1,0^1=1,0^0=0.
   4^-5：
     4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011，
逐位进行逻辑异或运算：11111111 11111111 11111111 11111111，即得到-1.

实际应用：按位异或可以比较两个数字是否相等，它利用1^1=0，0^0=0的原理。  20^20==0