移位位与或异或非

Posted 2021-03-12 kesuns

Java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。

原码、反码、补码

原码：一个整数，按照绝对值大小转换成的二进制数，称为原码。

00000000 00000000 00000000 00000101   是5的原码

反码：将二进制数按位取反，所得的新二进制数称为原二进制数的反码。即：1变0; 0变1

11111111 11111111 11111111 11111010   是5的反码

补码：反码加1称为补码。

11111111 11111111 11111111 11111011   是5的补码

在学习位移之前，我们先了解负数二进制的表示，你可能听过两种不同的回答。

一种是教科书，它会告诉你：计算机用“补码”表示负数。例如上面5的补码：11111111 11111111 11111111 11111011表示-5

另一种是一些程序员告诉你的：用二进制数的最高位表示符号，最高位是0，表示正数，最高位是1，表示负数。这种说法本身没错，可是如果没有下文，那么它就是错的。至少它不能解释，为什么字符类型的-1用二进制表示是“1111 1111”(16进制为FF)；而不是我们更能理解的“1000 0001”。（为什么说后者更好理解呢？因为既然说最高位是1时表示负数，那1000 0001不是正好是-1吗？

其实对于计算机来说没有正负二进制之分，比如一个8位的二进制1111 1001，即可以表示-7，也可以表示249，最终得到的结果是正是负取决于开发者本人如何定义这个变量（数据的类型，比如int，unsigned，long，double等等），如果你定义的是一个负值，则补码先减1得到反码1111 1000，然后反码取反得到原码0000 0111，原码转换二进制为7，由于你定义的是一个负数则添加负号得到-7返回

左移(<<)

先看一个例子：5左移2位

public class DisplacementOperatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 5左移2位的结果为20
        System.out.println(5 << 2);
    }
}

下面是具体操作过程（Java整数默认int类型，二进制为32位）：

5的二进制：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

左移2位，低位补0后，得到：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

换算成10进制为：20

右移(>>)

先看一个例子：5右移2位

public class DisplacementOperatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 5右移2位的结果为1
        System.out.println(5 >> 2);
    }
}

下面是具体操作过程（Java整数默认int类型，二进制为32位）：

5的二进制：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

右移2位，高位补0后，得到：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

换算成10进制为：1

无符号右移(>>>)

• 正数右移，高位补0
• 正数左移，低位补0
• 负数右移，高位补1
• 负数左移，低位补0
• 负数无符号右移，高位补0
• 负数没有无符号左移

先看一个例子：

public class DisplacementOperatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //结果是0
        System.out.println(5 >> 3);

        //结果是-1
        System.out.println(-5 >> 3);

        //结果是536870911
        System.out.println(-5 >>> 3);
    }
}

下面是具体操作过程（Java整数默认int类型，二进制为32位）：

5的二进制：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

5右移3位，高位补0后，换算成十进制得0：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

-5得二进制：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

-5右移3位，高位补1后，换算成十进制得-1
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

-5无符号右移3位，高位补0后，换算成十进制得536870911

位与(&)

第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1，那么结果的第n为也为1，否则为0

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

1转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

位或(|)

第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 只要有一个是1，那么结果的第n为也为1，否则为0

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

7转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

异或(^)

第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 相反，那么结果的第n为也为1，否则为0

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

6转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

位非(~)

操作数的第n位为1，那么结果的第n位为0，反之

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

-6转换为二进制：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010