Java中的位运算符

Posted 2021-01-09 JackpotHan

　　Java提供的位运算符有：左移( << )、右移( >> ) 、无符号右移( >>> ) 、位与( & ) 、位或( | )、位非( ~ )、位异或( ^ )，除了位非( ~ )是一元操作符外，其它的都是二元操作符。

　　PS：所有的位运算操作都是基于二进制补码进行的，干开发的都应该知道相关知识吧，我就不多哔哔。

　　在移位运算时，byte、short和char类型移位后的结果会变成int类型，对于byte、short、char和int进行移位时，规定实际移动的次数是移动次数和32的余数，也就是移位33次和移位1次得到的结果相同。移动long型的数值时，规定实际移动的次数是移动次数和64的余数，也就是移动66次和移动2次得到的结果相同。 　

<<（左移）

　　按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数，高位移出（舍弃），低位的空位补零。 　　

　　语法格式 　　需要移位的数字 << 移位的次数
　　例如： 

System.out.println("‘<<‘位操作符(10 << 3):" + (10 << 3));

----------
输出结果
    80

　　首先把10转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010，然后把该数字高位（左侧）的两个零移出，其他的数字都朝左平移2位，最后在低位（右侧）的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000，则转换为十进制是80.

　　数学意义
　　在数字没有溢出的前提下，对于正数和负数，左移一位都相当于乘以2的1次方，左移n位就相当于乘以2的n次方。 即：10*2^3=80 

>>（右移）

　　按二进制形式把所有的数字向右移动对应val位数，低位移出（舍弃），高位的空位补符号位，即正数补零，负数补1.
　　语法格式 　需要移位的数字 >> 移位的次数
　　例如

System.out.println("‘>>‘位操作符(10 >> 3):" + (10 >> 3));

System.out.println("‘>>‘位操作符(-10 >> 3):" + (-10 >> 3));

---------- 输出结果 

　　‘>>‘位操作符(10 >> 3):1 
　　‘>>‘位操作符(-10 >> 3):-2

　　10的二进制形式为：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010，然后把低位的最后两个数字移出，因为该数字是正数，所以在高位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001.转换为十进制是1.即：10/2^3 取整 1
　　数学意义   右移一位相当于除2，右移n位相当于除以2的n次方。

>>>（无符号右移）

　　按二进制形式把所有的数字向右移动对应val位数，低位移出（舍弃），高位的空位补零。对于正数来说和带符号右移相同，对于负数来说不同。

System.out.println("‘>>>‘位操作符(-10 >>> 3):" + (-10 >>> 3));

System.out.println("‘>>>‘位操作符(10 >>> 3):" + (10 >>> 3));

------------ 输出结果：

　　‘>>>‘位操作符(-10 >>> 3):536870910
　　‘>>>‘位操作符(10 >>> 3):1

　　对-10右移三位的过程为：舍弃二进制数的最后三位，在二进制数的开头增加三个0，导致原来的符号位由‘1’变成了‘0’，由负数变成了正数;

　　-10的二进制原码： 1000  0000  0000  0000  0000  0000  0000 1010，

　　　　　　　　反码：1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  0101

　　　　　　　　补码：1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  0110

　　补码右移三位后  ?0001 1111  1111  1111  1111  1111  1111  1110，转换成十进制 536870910

& （与运算符）

　　与运算时，进行运算的两个数，从最低位到最高位，一一对应。如果某 bit 的两个数值对应的值都是 1，则结果值相应的 bit 就是 1，否则为 0.　　

　　0 & 0 = 0,

　　0 & 1 = 0,

　　1 & 1 = 1

System.out.println("‘&‘位操作符(10 & 3):" + (10 & 3));

---------
输出结果：
    ‘&‘位操作符(10 & 3):2    

 |（或运算符）

　　与运算时，进行运算的两个数，从最低位到最高位，一一对应。如果某 bit 的两个数值对应的值只要 1 个为 1，则结果值相应的 bit 就是 1，否则为 0。

    0 | 0 = 0,

    0 | 1 = 1,

    1 | 1 = 1

System.out.println("‘|‘位操作符(10 | 3):" + (10 | 3));

----------
输出结果：
　　‘|‘位操作符(10 | 3):11

~ (取反运算符）

　　对操作数的每一位进行操作，1 变成 0，0 变成 1。　

System.out.println("‘~‘位操作符(~ 10):" + (~10));

System.out.println("‘~‘位操作符(~ -10):" + (~-10));

---------- 
输出结果：
　　‘~‘位操作符(~ 10):-11
　　‘~‘位操作符(~ -10):9

 　　10的二进制原码  0000  0000  0000  0000  0000  0000  0000  1010  反码，补码 同

　　　　　　~取反操作后：1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  0101   补码

　　　　　　反码： 1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  1111  0100

　　　　　　原码：1000  0000  0000  0000  0000  0000  0000  1011   即  -11　　

　　个人猜想：N进行取反操作的结果是不是 -N-1？？？？　　　　　

^ (异或运算符)

　　两个操作数进行异或时，对于同一位上，如果数值相同则为 0，数值不同则为 1。

System.out.println("‘^‘位操作符(10^3):"+(10^3));

System.out.println("‘^‘位操作符(9^3):"+(9^3));

System.out.println("‘^‘位操作符(9^10):"+(9^10));

-------------
输出结果：
    ‘^‘位操作符(10^3):9
    ‘^‘位操作符(9^3):10
    ‘^‘位操作符(9^10):3    

相信从这个例子，你们也应该看明白异或操作的规律了吧。

 

小结 　　

二进制运算符，包括位运算符和移位运算符，使程序员可以在二进制基础上操作数字，可以更有效的进行运算，并且可以以二进制的形式存储和转换数据，是实现网络协议解析以及加密等算法的基础。