好程式設計師Java學習路線分享Java中的位移運算

好程式設計師Java學習路線分享Java中的位移運算，在Java中，位移運算屬於基本運算，符號是<<和>>，即向左位移和向右位移。在Java中只有整數才能位移，所以其他的不考慮，位移運算是將整數在記憶體中表示的二進位制進行位移，所以在Java中分為正數和負數的位移。

對於正數來說，向左位移，即<<相當於乘以2，移動多少次即乘以多少次2，例如5<<2即5 * 2 * 2 = 20，而向右位移即>>相當於除以2，注意是整數除以整數。例如 5 >> 1 即5/2=2。

下面舉例說明：

5<<1，我們以int為例：

數字5

int型的二進位制表示為： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

向左移1位即：        0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 （後位補0）

所以結果為：數字10

5>>1，我們以int為例：

數字5

int型的二進位制表示為： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

向右移1位即：        0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 （高位補0）

所以結果為：數字2

所以對於正數，可以隨意使用位移，與乘除幾乎沒有結果的區別，而且效能更優。

而對於負數來說，Java中的位移應該謹慎使用，因為位移運算在Java中稱為帶符號的位移。那麼到底帶符號的位移是如何計算的呢，下面直接舉例說明：

-5<<1，我們以int為例，由於負數在記憶體是以補碼存在，請看：

數字-5

int型的二進位制原碼錶示為： 1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101

而其反碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1010

補碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011

向左移1位即結果為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 0110 （後位補0）

將結果計算反碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 0101

將結果計算原碼為：1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1010

所以結果為：數字-10

看起來好像還是乘以2，但是換個數字來試試：

例如數字的二進位制如果為：1110 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0001

而其反碼為：1001 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1110

補碼為：1001 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111

向左移1位即結果為：0011 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1110

這個結果的最高位是0，所以必然是個正數，所以結果並非想象的乘以2。

如果是右移，那麼高位會補1，結果一樣不算正常，例如：

-5>>1，我們以int為例，由於負數在記憶體是以補碼存在，請看：

數字-5

int型的二進位制原碼錶示為： 1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101

而其反碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1010

補碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011

向右移1位即結果為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1101 （高位補1）

將結果計算反碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1100

將結果計算原碼為：1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0011

所以結果為：數字-3

而在Java中，-5除以2應該結果為-2，但是位移卻為-3。

另外，如果是下面的例子：

-1>>1，我們以int為例，由於負數在記憶體是以補碼存在，請看：

數字-1

int型的二進位制原碼錶示為： 1000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0001

而其反碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1110

補碼為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111

向右移1位即結果為：1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111 （高位補1）

所以結果不用慢慢算就知道為：數字-1

所以對於-1來說，無論怎麼右移，結果還是-1，而如果是除以2，結果是0。

最後總結一句，如果是正數，當可以使用位移運算時可以儘量使用，能提升效能，而對於負數來說，還是儘量別用吧，結果與除法相差太遠。