Java-for循环使用<<运算符

Posted 2023-02-17

【中文标题】Java-for循环使用<<运算符

【英文标题】：Java- for loop using << operator

【发布时间】：2013-07-25 15:25:47

【问题描述】：

我正在研究这段代码，但我不明白这一行的作用：[(y << 3) + x]

    for (int y = 0; y <= 7; ++y) 
            for (int x = 0; x <= 7; ++x) 
                final String pieceCode = pieceCodes[(y << 3) + x];
                if (pieceCode.length() != 2) throw new IllegalArgumentException();
                if (!pieceCode.equals("--")) 
                    pieces[((7 - y) << 3) + x] = CheckersPiece.valueOf(pieceCode.charAt(0), pieceCode.charAt(1));   
                
            
        

【问题讨论】：

Bitwise and Shifting operators summary

看起来它正在索引存储在单个数组中的二维数组。

@DaveNewton 我想就是这样！

【参考方案1】：

这是乘以 8 的一种混淆方式。因此，(y << 3) + x 等于 8 * y + x。

y << 3 等于乘以 8 的原因是因为<< 是左移运算符：它将y 的所有位左移一位。以同样的方式，如果你取一个以 10 为底的数字并左移一位，你就有乘以 10，以 2 为底的左移相当于乘以 2。因此，左移三位相当于乘以2 * 2 * 2 = 8。一般情况下，左移n 位置相当于乘以2^n（只要你没有从左端掉位）。

在过去，程序员编写这样的代码是因为左移速度非常快，比乘法更快，因此8 * y 不如y << 3 最优。但如今，编译器非常擅长确定何时将 8 * y 替换为 y << 3。

因此，我说它被混淆了，因为8 * y 更清楚地表达了意图：(y << 3) + x 的意图是跳过y 8 个块，并在该块中占据xth 的位置。这通过8 * y + x 更清楚地表达了更多。请记住，我们使用高级语言编写代码，以便人们阅读和理解代码。我们的代码应该是为人类编写的。编译器可以完成它的工作，制作好的机器指令供机器理解。

这样做是因为它试图假装pieceCodes 是一个二维数组，只是映射到一个一维数组。

即piecesCode看起来像这样

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

但我们可以假装它看起来像这样

x x x x x x x x 
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x

看，给定(x, y) -> 8y + x，我们访问xth 列，yth 行piecesCode。也就是说，y 告诉我们要跳过多少个 8 块，x 告诉我们在那个块内去哪里。

【讨论】：

不一定是混淆的。

我已经够大了，它没有被混淆:(

具体来说，(y << n) + x 等价于 (y * (2^n)) + x

我说它没有被混淆，因为每个软件工程师都应该像使用十进制系统一样熟悉二进制系统。例如，通过将y << 3 更改为y << 4 来调整相关数组的大小比将8*y 更改为16*y 更自然。那是因为 8 和 16 是写下两个 round 数字的一种非常尴尬的方式。

@Ian，关于围棋板，我同意你的看法。

【参考方案2】：

(y << 3) 表示向左移位 3 次。这与乘以 2^3 = 8 相同。因此，整个表达式 (y << 3) + x 变为 y * 8 + x。

它应该写成y * 8 + x 的形式，因为它更具可读性并且很可能没有性能提升。 Premature optimization is the root of all evil。最好将这种微优化留给编译器（或 JVM）。

此外，电路板大小可以存储在一个常数中，只在一个地方：

final int SIZE = 8;
// ...
for (int y = 0; y < SIZE; y++) 
    for (int x = 0; x < SIZE; x++) 
        final String pieceCode = pieceCodes[y * SIZE + x];

y * 8 + x 只是迭代一个（逻辑上）2D 表，该表有 8 行和列，存储为 1D，有 64 个单元格。

最后，我想指出，在给定的代码中，pieceCodes 是一个字符串数组... 但实际上，它是一个片段代码的数组。不仅仅是 一些 字符串。现在，"--" 就像某种魔法状态一样工作，除了程序员之外没有人知道它的含义。 if (pieceCode.length() != 2) 看起来也很糟糕。因此，应该有一个对象PieceCode，并且数组将被声明为PieceCode[] pieceCodes。在PieceCode 中，我们可以实现正确的equals() 方法。如果PieceCode 只是一个状态，它可以是一个枚举。例如EMPTY, WHITE_PAWN, WHITE_QUEEN, BLACK_PAWN, BLACK_QUEEN。比较字符串不如比较枚举快。我们还必须注意写equals()，而不是==。

【参考方案3】：

来自规范：

n

【参考方案4】：

> 是位移运算符。在这种情况下，它将 y 转换为二进制并“移位”3 个位置，根据需要在末尾添加新位

例如，如果 y 为 8，则其值为 1000

y

【参考方案5】：

这称为bitwise and bit shift operator。另外，请查看wiki。

文档摘要

Java 编程语言还提供了对整数类型执行按位和位移位运算的运算符。本节讨论的运算符不太常用。

一元按位补码运算符“~”反转位模式。有符号左移运算符“>”将位模式右移。

按位 & 运算符执行按位与运算。

按位 ^ 运算符执行按位异或运算。

按位 |运算符执行按位包含 OR 运算。

示例代码：

class BitDemo 
    public static void main(String[] args) 
        int bitmask = 0x000F;
        int val = 0x2222;
        // prints "2"
        System.out.println(val & bitmask);
    

那么...什么是按位和位移运算符？

为了节省时间和篇幅，我将简单地附上这个article，深入解释所有运算符！

【讨论】：

似乎是一个完全不相关的例子，还有一堆描述其他东西的词。

是的，保持主题是一个愚蠢的想法。对不起。

嘿，不过我只是想帮忙。

是的，这很好。我的观点是，对实际问题的直接解释以及指向进一步支持文档的链接是“正确”的答案。不同意也没关系。

感谢您的关注，因为他得到了答复，现在看来不需要了。

【参考方案6】：

代码使用一种优化技术，将二维数组[m][n] 表示为一维数组[m*n]。这里的 m 和 n 似乎都是 8（可能是 8-queens，国际象棋？）。

诀窍是将索引元组 (i,j) 转置为一维数组的索引。

大多数时候，你通过将 i 乘以 n 并加上 j 来做到这一点。

由于 n=8，在这种情况下，乘法可以通过左移 3 位来表示。这传达了这样一个信息：“我们正在这里对一些大小合适（即，根据 2 的幂）数组进行地址算术运算。”，至少对于非新手而言。

【讨论】：

我猜是跳棋，因为CheckersPiece。只是预感。

我不明白为什么每个人都认为换档是由优化驱动的。在我的代码中，为了清楚起见，我使用它：强调所讨论数字的二进制圆度。例如，1<<31 比 2147483638 更简单、更易读、更明显。

【参考方案7】：

快速回答，这是将数字乘以 8 (2^3=8) 的有效方法

【讨论】：

为什么高效？

我真的怀疑移位速度是否比乘以 8 快。而且，它的可读性较差。

@DaveNewton 通常，寄存器移位比乘法快得多。但是，（JIT）编译器编写者也知道这一点，并将用最快的操作码序列替换 8*n。也许像load a, n; add a,a; add a,a; add a,a 这样的东西更快。话虽如此，对于我们这些年长的人来说，(a << n) + b 符号非常熟悉和易读，它告诉我们它很可能是一个正在进行的索引操作（而不是一些“数字”计算）。如果他们也学会了这一点，也不会伤害新手。

@Michael.M 我的重点是它是可读的，而且非常可读。你不能说它不可读，因为在印度等国家有数以亿计的高手不理解它。我们为什么要向下调整？他们不能学吗？这不是火箭科学，但是如果您密切关注，您会发现许多“开发人员”对操作系统、机器体系结构、命令行的基本处理等一无所知。一旦他们的 IDE 停止工作，他们就完全脱离了运气。不必如此。

@Ingo 不想让你失望，但也有很多非印度人同样一无所知——这与原籍国无关。

【参考方案8】：

y

如果您进行右移 (y >> 3)，那将是整数除以 8，但也很有用，因为位会从末尾脱落，并且如果您循环，您会“排出”位。

过去（很久以前）CPU 移位比乘法快，所以使用“x

我曾经在代码中看到诸如“x

【参考方案9】：

http://en.wikipedia.org/wiki/Bitwise_operation ... 在 Java 中，所有整数类型都是有符号的，并且“>”运算符执行算术移位。 Java增加了运算符“>>>”来进行逻辑右移，但是由于逻辑和算术左移操作是相同的，所以Java中没有“