【Java】位操作符

• 2021 年 2 月 8 日
• 筆記
• JAVA

位运算符

java支持的位运算符有7个，分为两类：位逻辑运算和移位运算。位逻辑运算符包括按位取反（~）、按位与（&）、按位或（|）和按位异或（^）4种，。移位运算符包括左移（<<）、右移（>>）和无符号右移（>>>）3种。位运算符只能用于整型数据，包括byte、short、int、long和char类型。下表列出了各种位运算符的功能与示例。假设a = 10, b = 3。

~运算符是对运算数的每一位按位取反。

下表列出了位运算符的基本运算,假设整数变量A的值为60和变量B的值为13：

按位操作符

按位操作符用来操作整数的二进制位，会对两个参数中对应的位执行布尔代数运算，并最终生成一个结果。

与操作符 “&”，如果两个输入位都是 1，那么输出位是 1，否则输入位是 0；
或操作符 “|” ，如果两个输入位有一个是 1，那么输出位是 1，只有两个输入位都是 0，输出位才是 0；
异或运算符 “^”，如果两个输入位都为 1 或者都为 0，那么输出位是 0，否则输出位是 1。
非运算符 “~”，这个一元操作符，只能对一个数操作，规则是输出位与输入位相反。

//转化为二进制：0101
int num1 = 5;
//转化为二进制：1001
int num2 = 9;
//与运算，二进制结果为 0001，打印结果为 1
System.out.println(num1 & num2);
//或运算，二进制结果为 1101，打印结果为 13
System.out.println(num1 | num2);
//异或运算，二进制结果为 1100，打印结果为 12
System.out.println(num1 ^ num2);
//非运算，二进制结果为 11111111111111111111111111111010，打印结果 -6
System.out.println(Integer.toBinaryString(~num1));

好吧，进哥承认，我看到那个 -6 也蒙了那么一下，所以整理了以下内容。

补充

数字的二进制表现形式为 “有符号的二进制补码”。
原码：数字的二进制表示法，最高位为符号位， “ 0 ” 为正，“ 1 ” 为负。
反码：正数的反码与原码相同，负数的反码对原码逐位取反，符号位除外。
补码：正数的补码与原码相同，负数的补码在其反码末位加 1。
负数的二进制算法（以 -6 为例）：
1）将 -6 的绝对值转化为二进制，即：00000000 00000000 00000000 00000110
2）求该二进制数的反码，即：11111111 11111111 11111111 11111001
3）对以上求得的二进制数加 1，即：11111111 11111111 11111111 11111010

移位操作符

移位操作符的运算对象也是二进制的 “位”，但是只能用来处理整数类型。

• 左移位操作符 “<<” 按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向左移动（低位补零）；

• “有符号”右移位操作符 “>>” 按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向右移动。该操作符使用 “符号扩展”：若符号为正，则高位插入 0；若符号为负，则高位插入 1。

• “无符号”右移位操作符 “>>>”，该操作符使用 “零扩展”，无论正负，都在高位插入 0。

//二进制 1111;
int i = 15;
//向右边移动两位，二进制结果为 0011，打印结果为 3
System.out.println(i >> 2);
//向左边移动两位，二进制结果为 111100，打印结果为 60
System.out.println(i << 2);

移位操作符可以与等号组合使用（<<= 或 >>= 或 >>>=），表示操作符左边的值会移动由右边数值指定的位数，再将得到的结果赋给左边的变量。

Java运算符

Java运算符按功能可分为：算数运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符和条件运算符。

算数运算符

算术运算符包括通常的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取模（%），完成整数型和浮点型数据的算术运算。

许多语言中的取模运算只能用于整数型，Java对此做了扩展，它允许对浮点数进行取模操作。例如，3%2 的结果是 1, 15.2%5 的结果是 0.2。取模操作还可以用于负数，结果的符号与第一个操作数的符号相同，例如，5%-3 的结果是 2，-5%3 的结果是-2。

此外，算术运算符还有“++”和“–”两种，分别称为加1和减1运算符。这两种运算符有前缀形式和后缀形式，含有有所不同。例如，i++ 和 ++i 的执行顺序是不一样的，i++ 在 i 使用之后再 +1，++i 在 i 使用之前先 +1。i– 和 –i 的情况于此类似。

例子：

int i = 1;
System.out.println(i++); //i++，使用之后+1，此处输出1

int i = 1;
System.out.println(++i); //++i，先+1再使用，此处输出2

int i = 1;
System.out.println(i--); //i--，使用之后-1，此处输出1

int i = 1;
System.out.println(--i); //--i，先-1再使用，此处输出0

关系运算符

关系运算符用来比较两个值，包括大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）、等于（==）和不等于（!=）6种。关系运算符都是二元运算符，也就是每个运算符都带有两个操作数，运算的结果是一个逻辑值。Java允许“==”和“!=”两种运算符用于任何数据类型。例如，既可以判断两个数的值是否相等，也可以判断对象或数组的实例是否相等。判断实例时比较的是两个对象在内存中的引用地址是否相等。

逻辑运算符

逻辑运算符包括逻辑与（&&）、逻辑或（||）和逻辑非（!）。前两个是二元运算符，后一个是一元运算符。Java对逻辑与和逻辑或提供“短路”功能，也就是在进行运算时，先计算运算符左侧的表达式的值，如果使用该值能得到整个表达式的值，则跳过运算符右侧表达式的计算，否则计算运算符右侧表达式，并得到整个表达式的值。

//逻辑与&&,有一个表达式的结果是false,整体就返回false
String str = null;
if(str != null && str.length0 > 2) {
      // str是null, &&左侧的表达式的结果是false,不会计算&&右侧的表达式，直接整体返回false
}

str= "abc";
if(str != null && str.length0> 5) {
      // &&左侧的表达式的结果是true,会接着计算&&右侧的表达式，右侧表达式的值是false,整个if中的表达式的结果就返回false
}

//逻辑或||，有一个表达式的结果是true,整体就返回true
str= "qq";
if(str == null II str.length0== 2) {
      // ||左侧的表达式的结果是false,会接着计算||右侧的表达式，右侧结果是true, 则整体返回true
}
if(str != null II str.ength0 == 2) {
      // ||左侧的表达式的结果是true, 不会计算||右侧的表达式, 直接整体返回true
}

//逻辑非!,表达式结果是true,就返回false; 表达式结果是false,就返回true
boolean flag = true;
System.out.printIn(!flag); //输出false
flag = false;
System.out.printn(!flag); //输出true

位运算符

位运算符用来对二进制位进行操作，包括按位取反（~）、按位与（&）、按位或（|）、异或（^）、右移（>>）、左移（<<）和无符号右移（>>>）。位运算符只能对整数型和字符型数据进行操作。

1. 取反（~）

参加运算的一个数据，按二进制位进行“取反”运算。

运算规则：~1=0； ~0=1；

即：对一个二进制数按位取反，即将0变1，1变0。

2. 按位与（&）

参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。

运算规则：0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1；即：两位同时为“1，结果才为“1，否则为0。

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

3. 按位或（|）

参加运算的两个对象，按二进制位进行“或”运算。

运算规则：0 | 0=0； 0 | 1=1； 1 | 0=1； 1 | 1=1；

即 ：参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1。

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

4. 异或（^）

参加运算的两个数据，按二进制位进行“异或”运算。

运算规则：0^0=0； 0^1=1； 1^0=1； 1^1=0；

即：参加运算的两个对象，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。

5. 左移（<<）

运算规则：按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数，高位移出（舍弃），低位的空位补零。例如： 12345 << 1，则是将数字12345左移1位：

位移后十进制数值变成：24690，刚好是12345的二倍，所以有些人会用左位移运算符代替乘2的操作，但是这并不代表是真的就是乘以2，很多时候，我们可以这样使用，但是一定要知道，位移运算符很多时候可以代替乘2操作，但是这个并不代表两者是一样的。

思考一下：如果任意一个十进制的数左位移32位，右边补位32个0，十进制岂不是都是0了？当然不是！！！ 当int 类型的数据进行左移的时候，当左移的位数大于等于32位的时候，位数会先求余数，然后再进行左移，也就是说，如果真的左移32位 12345 << 32 的时候，会先进行位数求余数，即为 12345<<(32%32) 相当于 12345<< 0 ，所以12345<< 33 的值和12345<<1 是一样的，都是 24690。

6. 右移（>>）

同样，还是以12345这个数值为例，12345右移1位： 12345>>1。

右移后得到的值为 6172 和int 类型的数据12345除以2取整所得的值一样，所以有些时候也会被用来替代除2操作。另外，对于超过32位的位移，和左移运算符一样，，会先进行位数求余数。

7. 无符号右移（>>>）

无符号右移运算符和右移运算符是一样的，不过无符号右移运算符在右移的时候是补0的，而右移运算符是补符号位的。以下是-12345二进制表示：

对于源码、反码、补码不熟悉的同学，请自行学习，这里就不再进行补充了讲解了，这里提醒一下，在右移运算符中，右移后补0，是由于正数 12345 符号位为0 ，如果为1，则应补1。

1、原码、反码和补码说明：一个数可以分成符号位（0正1负）+ 真值，原码是我们正常想法写出来的二进制。由于计算机只能做加法，负数用单纯的二进制原码书写会出错，于是大家发明了反码（正数不变，负数符号位不变，真值部分取反）；再后来由于+0， -0的争端，于是改进反码，变成补码（正数不变，负数符号位不变，真值部分取反，然后+1）。二进制前面的0都可以省略，所以总结来说：计算机里的负数都是用补码（符号位1，真值部分取反+1）表示的。2、位运算符和2的关系位运算符和乘2、除2在大多数时候是很相似的，可以进行替代，同时效率也会高的多，但是两者切记不能混淆 ；很多时候有人会把两者的概念混淆，尤其是数据刚好是 2、4、6、8、100等偶数的时候，看起来就更相似了，但是对于奇数，如本文使用的12345 ，右移之后结果为6172 ，这个结果就和数学意义上的除以2不同了，不过对于int 类型的数据，除2 会对结果进行取整，所以结果也是6172 ，这就更有迷惑性了。

赋值运算符

赋值运算符的作用就是将常量、变量或表达式的值赋给某一个变量。

除了“=”，其它的都是特殊的赋值运算符，以“+=”为例，x += 3就相当于x = x + 3，首先会进行加法运算x+3，再将运算结果赋值给变量x。-=、*=、/=、%=赋值运算符都可依此类推。

条件运算符

条件运算符（ ? : ）也称为 “三元运算符”或“三目运算符”。

语法形式：布尔表达式 ？ 表达式1 ：表达式2。

运算过程：如果布尔表达式的值为 true ，则返回 表达式1的值，否则返回 表达式2 的值。

运算符的优先次序

在对一个表达式进行计算时，如果表达式中含有多种运算符，则要安运算符的优先次序一次从高向低进行。运算符的优先次序如下：