【Java】位操作符

Nemo&發表於2021-02-08
Java

位運算子

java支援的位運算子有7個，分為兩類：位邏輯運算和移位運算。位邏輯運算子包括按位取反（~）、按位與（&）、按位或（|）和按位異或（^）4種，。移位運算子包括左移（<<）、右移（>>）和無符號右移（>>>）3種。位運算子只能用於整型資料，包括byte、short、int、long和char型別。下表列出了各種位運算子的功能與示例。假設a = 10, b = 3。

~運算子是對運算數的每一位按位取反。

下表列出了位運算子的基本運算,假設整數變數A的值為60和變數B的值為13：

操作符 描述 例子
& 如果相對應位都是1，則結果為1，否則為0 A & B得到12，即0000 1100
| 如果相對應位都是0，則結果為0，否則為1 A | B得到61，即 0011 1101
^ 如果相對應位值相同，則結果為0，否則為1 A ^ B得到49，即 0011 0001
~ 按位取反運算子翻轉運算元的每一位，即0變成1，1變成0。 ~A得到-61，即1100 0011
<< 按位左移運算子。左運算元按位左移右運算元指定的位數。
（低位補零）		 A << 2得到240，即 1111 0000
>> “有符號”按位右移運算子。左運算元按位右移右運算元指定的位數。
該操作符使用 “符號擴充套件”：若符號為正，則高位插入 0；若符號為負，則高位插入 1。		 A >> 2得到15即 1111
>>> “無符號”按位右移補零操作符。左運算元的值按右運算元指定的位數右移，移動得到的空位以零填充。
該操作符使用 “零擴充套件”，無論正負，都在高位插入 0。		 A>>>2得到15即0000 1111

按位操作符

按位操作符用來操作整數的二進位制位，會對兩個引數中對應的位執行布林代數運算，並最終生成一個結果。

與操作符 “&”，如果兩個輸入位都是 1，那麼輸出位是 1，否則輸入位是 0；
或操作符 “|” ，如果兩個輸入位有一個是 1，那麼輸出位是 1，只有兩個輸入位都是 0，輸出位才是 0；
異或運算子 “^”，如果兩個輸入位都為 1 或者都為 0，那麼輸出位是 0，否則輸出位是 1。
非運算子 “~”，這個一元操作符，只能對一個數操作，規則是輸出位與輸入位相反。

//轉化為二進位制：0101
int num1 = 5;
//轉化為二進位制：1001
int num2 = 9;
//與運算，二進位制結果為 0001，列印結果為 1
System.out.println(num1 & num2);
//或運算，二進位制結果為 1101，列印結果為 13
System.out.println(num1 | num2);
//異或運算，二進位制結果為 1100，列印結果為 12
System.out.println(num1 ^ num2);
//非運算，二進位制結果為 11111111111111111111111111111010，列印結果 -6
System.out.println(Integer.toBinaryString(~num1));

好吧，進哥承認，我看到那個 -6 也蒙了那麼一下，所以整理了以下內容。

補充

數字的二進位制表現形式為 “有符號的二進位制補碼”。
原碼：數字的二進位制表示法，最高位為符號位， “ 0 ” 為正，“ 1 ” 為負。
反碼：正數的反碼與原碼相同，負數的反碼對原碼逐位取反，符號位除外。
補碼：正數的補碼與原碼相同，負數的補碼在其反碼末位加 1。
負數的二進位制演算法（以 -6 為例）：
1）將 -6 的絕對值轉化為二進位制，即：00000000 00000000 00000000 00000110
2）求該二進位制數的反碼，即：11111111 11111111 11111111 11111001
3）對以上求得的二進位制數加 1，即：11111111 11111111 11111111 11111010

移位操作符

移位操作符的運算物件也是二進位制的 “位”，但是隻能用來處理整數型別。

  • 左移位操作符 “<<” 按照操作符右側指定的位數將操作符左邊的運算元向左移動（低位補零）；

  • “有符號”右移位操作符 “>>” 按照操作符右側指定的位數將操作符左邊的運算元向右移動。該操作符使用 “符號擴充套件”：若符號為正，則高位插入 0；若符號為負，則高位插入 1。

  • “無符號”右移位操作符 “>>>”，該操作符使用 “零擴充套件”，無論正負，都在高位插入 0。

//二進位制 1111;
int i = 15;
//向右邊移動兩位，二進位制結果為 0011，列印結果為 3
System.out.println(i >> 2);
//向左邊移動兩位，二進位制結果為 111100，列印結果為 60
System.out.println(i << 2);

移位操作符可以與等號組合使用（<<= 或 >>= 或 >>>=），表示操作符左邊的值會移動由右邊數值指定的位數，再將得到的結果賦給左邊的變數。

Java運算子

Java運算子按功能可分為：算數運算子、關係運算子、邏輯運算子、位運算子、賦值運算子和條件運算子。

算數運算子

算術運算子包括通常的加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）、取模（%），完成整數型和浮點型資料的算術運算。

許多語言中的取模運算只能用於整數型，Java對此做了擴充套件，它允許對浮點數進行取模操作。例如，3%2 的結果是 1, 15.2%5 的結果是 0.2。取模操作還可以用於負數，結果的符號與第一個運算元的符號相同，例如，5%-3 的結果是 2，-5%3 的結果是-2。

此外，算術運算子還有“++”和“--”兩種，分別稱為加1和減1運算子。這兩種運算子有字首形式和字尾形式，含有有所不同。例如，i++ 和 ++i 的執行順序是不一樣的，i++ 在 i 使用之後再 +1，++i 在 i 使用之前先 +1。i-- 和 --i 的情況於此類似。

例子：

int i = 1;
System.out.println(i++); //i++，使用之後+1，此處輸出1

int i = 1;
System.out.println(++i); //++i，先+1再使用，此處輸出2

int i = 1;
System.out.println(i--); //i--，使用之後-1，此處輸出1

int i = 1;
System.out.println(--i); //--i，先-1再使用，此處輸出0

關係運算子

關係運算子用來比較兩個值，包括大於（>）、小於（<）、大於等於（>=）、小於等於（<=）、等於（==）和不等於（!=）6種。關係運算子都是二元運算子，也就是每個運算子都帶有兩個運算元，運算的結果是一個邏輯值。Java允許“==”和“!=”兩種運算子用於任何資料型別。例如，既可以判斷兩個數的值是否相等，也可以判斷物件或陣列的例項是否相等。判斷例項時比較的是兩個物件在記憶體中的引用地址是否相等。

邏輯運算子

邏輯運算子包括邏輯與（&&）、邏輯或（||）和邏輯非（!）。前兩個是二元運算子，後一個是一元運算子。Java對邏輯與和邏輯或提供“短路”功能，也就是在進行運算時，先計算運算子左側的表示式的值，如果使用該值能得到整個表示式的值，則跳過運算子右側表示式的計算，否則計算運算子右側表示式，並得到整個表示式的值。

//邏輯與&&,有一個表示式的結果是false,整體就返回false
String str = null;
if(str != null && str.length0 > 2) {
      // str是null, &&左側的表示式的結果是false,不會計算&&右側的表示式，直接整體返回false
}

str= "abc";
if(str != null && str.length0> 5) {
      // &&左側的表示式的結果是true,會接著計算&&右側的表示式，右側表示式的值是false,整個if中的表示式的結果就返回false
}

//邏輯或||，有一個表示式的結果是true,整體就返回true
str= "qq";
if(str == null II str.length0== 2) {
      // ||左側的表示式的結果是false,會接著計算||右側的表示式，右側結果是true, 則整體返回true
}
if(str != null II str.ength0 == 2) {
      // ||左側的表示式的結果是true, 不會計算||右側的表示式, 直接整體返回true
}

//邏輯非!,表示式結果是true,就返回false; 表示式結果是false,就返回true
boolean flag = true;
System.out.printIn(!flag); //輸出false
flag = false;
System.out.printn(!flag); //輸出true

位運算子

位運算子用來對二進位制位進行操作，包括按位取反（~）、按位與（&）、按位或（|）、異或（^）、右移（>>）、左移（<<）和無符號右移（>>>）。位運算子只能對整數型和字元型資料進行操作。

1. 取反（~）

參加運算的一個資料，按二進位制位進行“取反”運算。

運算規則：~1=0； ~0=1；

即：對一個二進位制數按位取反，即將0變1，1變0。

2. 按位與（&）

參加運算的兩個資料，按二進位制位進行“與”運算。

運算規則：0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1；即：兩位同時為“1，結果才為“1，否則為0。

例如：3&5 即 0000 0011 & 0000 0101 = 0000 0001 因此，3 & 5的值得1。

3. 按位或（|）

參加運算的兩個物件，按二進位制位進行“或”運算。

運算規則：0 | 0=0； 0 | 1=1； 1 | 0=1； 1 | 1=1；

即 ：參加運算的兩個物件只要有一個為1，其值為1。

例如：3 | 5，即 0000 0011 | 0000 0101 = 0000 0111 因此，3 | 5的值得7。

4. 異或（^）

參加運算的兩個資料，按二進位制位進行“異或”運算。

運算規則：0^0=0； 0^1=1； 1^0=1； 1^1=0；

即：參加運算的兩個物件，如果兩個相應位為“異”（值不同），則該位結果為1，否則為0。

5. 左移（<<）

運算規則：按二進位制形式把所有的數字向左移動對應的位數，高位移出（捨棄），低位的空位補零。例如： 12345 << 1，則是將數字12345左移1位：
【Java】位操作符

位移後十進位制數值變成：24690，剛好是12345的二倍，所以有些人會用左位移運算子代替乘2的操作，但是這並不代表是真的就是乘以2，很多時候，我們可以這樣使用，但是一定要知道，位移運算子很多時候可以代替乘2操作，但是這個並不代表兩者是一樣的。

思考一下：如果任意一個十進位制的數左位移32位，右邊補位32個0，十進位制豈不是都是0了？當然不是！！！ 當int 型別的資料進行左移的時候，當左移的位數大於等於32位的時候，位數會先求餘數，然後再進行左移，也就是說，如果真的左移32位 12345 << 32 的時候，會先進行位數求餘數，即為 12345<<(32%32) 相當於 12345<< 0 ，所以12345<< 33 的值和12345<<1 是一樣的，都是 24690。

6. 右移（>>）

同樣，還是以12345這個數值為例，12345右移1位： 12345>>1。
【Java】位操作符

右移後得到的值為 6172 和int 型別的資料12345除以2取整所得的值一樣，所以有些時候也會被用來替代除2操作。另外，對於超過32位的位移，和左移運算子一樣，，會先進行位數求餘數。

7. 無符號右移（>>>）

無符號右移運算子和右移運算子是一樣的，不過無符號右移運算子在右移的時候是補0的，而右移運算子是補符號位的。以下是-12345二進位制表示：
【Java】位操作符

對於原始碼、反碼、補碼不熟悉的同學，請自行學習，這裡就不再進行補充了講解了，這裡提醒一下，在右移運算子中，右移後補0，是由於正數 12345 符號位為0 ，如果為1，則應補1。
【Java】位操作符

1、原碼、反碼和補碼說明：一個數可以分成符號位（0正1負）+ 真值，原碼是我們正常想法寫出來的二進位制。由於計算機只能做加法，負數用單純的二進位制原碼書寫會出錯，於是大家發明了反碼（正數不變，負數符號位不變，真值部分取反）；再後來由於+0， -0的爭端，於是改進反碼，變成補碼（正數不變，負數符號位不變，真值部分取反，然後+1）。二進位制前面的0都可以省略，所以總結來說：計算機裡的負數都是用補碼（符號位1，真值部分取反+1）表示的。2、位運算子和2的關係位運算子和乘2、除2在大多數時候是很相似的，可以進行替代，同時效率也會高的多，但是兩者切記不能混淆 ；很多時候有人會把兩者的概念混淆，尤其是資料剛好是 2、4、6、8、100等偶數的時候，看起來就更相似了，但是對於奇數，如本文使用的12345 ，右移之後結果為6172 ，這個結果就和數學意義上的除以2不同了，不過對於int 型別的資料，除2 會對結果進行取整，所以結果也是6172 ，這就更有迷惑性了。

賦值運算子

賦值運算子的作用就是將常量、變數或表示式的值賦給某一個變數。

運算子 運算 範例 結果
= 賦值 a=3;b=2; a=3;b=2;
+= 加等於 a=3;b=2;a+=b; a=5;b=2;
-= 減等於 a=3;b=2;a-=b; a=1;b=2;
*= 乘等於 a=3;b=2;a*=b; a=6;b=2;
/= 除等於 a=3;b=2;a/=b; a=1;b=2;
%= 模等於 a=3;b=2;a%=b; a=3;b=2;

除了“=”，其它的都是特殊的賦值運算子，以“+=”為例，x += 3就相當於x = x + 3，首先會進行加法運算x+3，再將運算結果賦值給變數x。-=、*=、/=、%=賦值運算子都可依此類推。

條件運算子

條件運算子（ ? : ）也稱為 “三元運算子”或“三目運算子”。

語法形式：布林表示式 ？ 表示式1 ：表示式2。

運算過程：如果布林表示式的值為 true ，則返回 表示式1的值，否則返回 表示式2 的值。

運算子的優先次序

在對一個表示式進行計算時，如果表示式中含有多種運算子，則要安運算子的優先次序一次從高向低進行。運算子的優先次序如下：

【Java】位操作符

優先順序 運算子 簡介 結合性
1 []、.、() 方法呼叫，屬性獲取 從左向右
2 !、~、++、-- 一元運算子 從右向左
3 *、/、% 乘、除、取模（餘數） 從左向右
4 +、- 加、減 從左向右
5 <<、>>、>>> 左位移、右位移、無符號右位移 從左向右
6 <、<=、>、>=、instanceof 小於、小於等於、大於、大於等於
物件型別判斷是否屬於同型別		 從左向右
7 ==、!= 相等、不相等 從左向右
8 & 按位與 從左向右
9 ^ 按位異或 從左向右
10 | 按位或 從左向右
11 && 邏輯與 從左向右
12 || 邏輯或 從左向右
13 ? 條件運算子 從右向左
14 =、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、>>= 混合賦值運算子 從右向左

相關文章