Java编程(位运算符)

简介:

二进制运算符
  由于计算机内部的数据都以二进制的形式存在,所以在Java语言中提供了直接操作二进制的运算符,这就是下面要讲解的位运算符和移位运算符。
使用二进制的运算符,可以直接在二进制的基础上对数字进行操作,执行的效率比一般的数学运算符高的多,该类运算符大量适用于网络编程、硬件编程等领域。
二进制运算符在数学上的意义比较有限。
在Java代码中,直接书写和输出的数值默认是十进制,Java代码中无法直接书写二进制数值,但是可以书写八进制和十六进制数字,八进制以数字0开头,例如016,十六进制以数字0和x开头,例如0x12,0xaf等等。
在计算二进制运算时,Java语言的执行环境(JRE)首先将十进制的数字转换为二进制,然后进行运算。如果输出结果的值,则数字会被转换成十六进制进行输出。
需要注意的是:
1、正数的机器数是原码,负数的机器数是补码,计算时需要小心。关于二进制和补码的计算可以参看《Java编程那些事儿7——进制的概念》和《Java编程那些事儿8——计算机内部的数据表达》。
2、整数型的计算结果都是int型,而不管是对byte还是short进行二进制运算。
位运算符
Java语言中的位运算符主要有4种:&(位与)、|(位或)、^(异或)和~(按位取反),下面依次介绍运算规则和使用示例。
l &(AND)
运算规则:参与运算的数字,低位对齐,高位不足的补零,对应的二进制位都为1,则运算结果为1,否则为0.适用场合:屏蔽数字中某一位或某些位。因为任何数和0与都是0.示例代码:
int a = 4;
int b = 10;
int c = a & b;
计算过程:
4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100
10的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
按照计算规则,结果为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
这个数字转换为十进制就是数字0 l | (OR)
运算规则:参与运算的数字,低位对齐,高位不足的补零,对应的二进制位有一个为1则为1,否则为0.适用场合:将数字中某一位或某些位修改成1.因为1和任何数或都是1.示例代码:
int a = 4;
int b = -10;
int c = a | b;
计算过程:
4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100
10的二进制形式为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
Examda提示: 按照计算规则,结果为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
这个二进制数转换为十进制就是数字-10. l ^(XOR)
运算规则:参与运算的数字,低位对齐,高位不足的补零,对应的二进制位相同为零,不相同为1.适用场合:判断数字对应的位是否相同。
示例代码:
int a = 4;
int b = 10;
int c = a ^ b;
计算过程:
4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100
10的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
按照计算规则,结果为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110
这个数字转换为十进制就是数字14 l ~(NOT)
运算规则:只操作一个数字,将该数字中为1的位变成0,为0的位变成1.适用场合:反转数字的内容示例代码:
int a = 4;
int c = ~a;
计算过程:
4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100
按照计算规则,结果为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
这个数字转换为十进制就是数字-5.其实位运算和实际的应该实现保持一致,也就是提供的电路级运算符号,每种运算符都有对应的电路实现。
实际使用简单示例:
把任意数字转换为正数
假设n是一个任意的整数,则把n转换为正数的代码为:
int m = n & 0x7fffffff;
判断任意数字倒数第三位的值是否为1假设n是一个任意的整数,则判断的代码为:
int m = n & 0x4;
boolean b = (m != 0);
将任意数字倒数第四位置为
假设n是一个任意的整数,则代码为:
int m = n | 0x8;

在Thinking in Java第三章中的一段话:

移位运算符面向的运算对象也是二进制的“位”。可单独用它们处理整数类型(主类型的一种)。左移位运算符( < <)能将运算符左边的运算对象向左移动运算符右侧指定的位数(在低位补0)。“有符号”右移位运算符(> > )则将运算符左边的运算对象向右移动运算符右侧指定的位数。“有符号”右移位运算符使用了“符号扩展”:若值为正,则在高位插入0;若值为负,则在高位插入1。Java也添加了一种“无符号”右移位运算符(> > > ),它使用了“零扩展”:无论正负,都在高位插入0。这一运算符是C或C++没有的。
若对char,byte或者short进行移位处理,那么在移位进行之前,它们会自动转换成一个int。只有右侧的5个低位才会用到。这样可防止我们在一个int数里移动不切实际的位数。若对一个long值进行处理,最后得到的结果也是long。此时只会用到右侧的6个低位,防止移动超过long值里现成的位数。但在进行“无符号”右移位时,也可能遇到一个问题。若对byte或short值进行右移位运算,得到的可能不是正确的结果(Java 1.0和Java 1.1特别突出)。它们会自动转换成int类型,并进行右移位。但“零扩展”不会发生,所以在那些情况下会得到-1的结果。

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