Java的位運算（bitwise operators）

Java的位運算（bitwise operators）直接對整數類型的位進行操作，這些整數類型包括long、int、short、char和 byte，位運算符具體如下表：

左移位（<<）?

程序：

public class LeftMoving{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? ? ?System.out.println("5<<3="+(5<<3));

? ? }

}

輸出結果：?

5<<3=40?

計算過程：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 ? 5?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000 ? 40

右移位（>>）?

正數?

程序：

public class PlusRightMoving{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? ? ?System.out.println("5>>1="+(5>>1));

? ? }

}

輸出結果：?

5>>1=2?

計算過程：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 ? 5?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 ? 2

負數?

程序：

public class NegativeRightMoving{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? ? ?System.out.println("-5>>1="+(-5>>1));

? ? }

}

輸出結果：?

-5>>1=-3?

計算過程：?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 ? -5?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 ? -3

無符號右移位（>>>）?

程序：

public class UnsignedRightMoving{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? System.out.println("-5>>>1="+(-5>>>1));

? ? }

}

輸出結果：?

-5>>>1=2147483645?

計算過程：?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 ? -5?

0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 ? 2147483645

補充個Java中的基本數據類型的相關知識。

這里包括了float和double兩個浮點型，在本文中對其不予考慮，因為位運算是針對整型的。進行位操作時，除long型外，其他類型會自動轉成int型，轉換之后，可接受右操作數長度為32。進行位運算時，總是先將短整型和字節型值轉換成整型值再進行移位操作的。?

程序：

public class ByteLeftMoving{??

public static void main(String[] args){??

? ? ? ? byte b = 127;??

? ? ? ? System.out.println("b<<3="+(b<<3));??

? ? ? ? System.out.println("(byte)(b<<3)="+(byte)(b<<3));??

? ? }??

}??

輸出結果：?

b<<3=1016?

(byte)(b<<3)=-8

程序：

public class CharLeftMoving{??

public static void main(String[] args){??

? ? ? ? char c = 'l';??

? ? ? ? System.out.println("c<<3="+(c<<3));??

? ? ? ? System.out.println("(char)(c<<3)="+(char)(c<<3));? ?

? ? }??

}??

輸出結果：?

c<<3=864?

(char)(c<<3)=?

以上兩個例子全部編譯通過，由此可以看出，當byte和char進行移位運算時不會發生錯誤，并且均按照整型進行計算，當計算結果超出byte或是char所能表示的范圍時則進行相應的轉換（分別輸出了結果-8和?）。

位運算中的操作數?

在進行移位運算時要注意整型和長整型在內存中的位數（整型是32位，長整型是64位），如果移位操作數超出了該位數則取模計算，例如：int型數據是32位的，如果左移35位是什么結果？?

程序：

public class LeftMoving{??

? ? public static void main(String[] args){??

? ? ? ? ? ?System.out.println("5<<35="+(5<<35));??

? ? }??

}??

輸出結果：?

5<<35=40?

該結果與5<<3完全相同。?

無論正數、負數，它們的右移、左移、無符號右移 32位都是其本身，比如 -5<<32=-5、-5>>32=-5、-5>>>32=-5。?

一個有趣的現象是，把 1 左移 31 位再右移 31位，其結果為 -1。?

計算過程如下：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001?

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111?

位運算要求操作數為整數，操作數不能是字符串也不能是小數。?

如下列程序：

public class BitMath{??

? ? public static void main(String[] args){??

? ? ? ? String s = "Hello";??

? ? ? ? long l = 99;??

? ? ? ? double d = 1.11;??

? ? ? ? int i = 1;??

? ? ? ? int j = 0;??

? ? ? ? System.out.println("j<<s="+j<<s);? ? //編譯錯誤語句? ??

? ? ? ? System.out.println("j<<d="+j<<d);? ? //編譯錯誤語句??

? ? ? ? System.out.println("i<<j="+i<<j);? ? //編譯可以通過??

? ? ? ? System.out.println("i<<l="+i<<l);? ? //編譯可以通過? ?

? ? }? ?

}??

由于位運算是二進制運算，不要與一些八進制數搞混，java中二進制數沒有具體的表示方法。

public class BitMath{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? System.out.println("010|4="+(010|4));

? ? }

}

輸出結果：?

010|4=12?

計算過程：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 ?8?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 ?4?

進行“或”計算結果為：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 ?12?

當位運算中遇見負數，必須把它轉成補碼（不知道什么是補碼的補習功課去）再進行計算，而不是使用原碼。?

程序：

public class BitMath{

? ? public static void main(String[] args){

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? int x = -7;

? ? ? ? ? ? System.out.println("x>>1="+(x>>1));

? ? ? ? } catch(Exception e) {

? ? ? ? ? ? System.out.println("Exception");

? ? ? ? }

? ? }

}

輸出結果：?

x>>1=-4?

計算過程：?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 ?-7?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 ?-4

public class BitMath{??

? ? public static void main(String[] args){??

? ? ? ? int i = 1;??

? ? ? ? int j = -1;??

? ? ? ? System.out.println("1>>>31="+(i>>>31));? ?

? ? ? ? System.out.println("-1>>31="+(j>>31));? ??

? ? }? ?

}??

輸出結果：?

1>>>31=0?

-1>>31=-1?

程序：

public class BitMath{??

? ? public static void main(String[] args){? ??

? ? ? ? int a = 1;??

? ? ? ? a <<= 31;??

? ? ? ? a >>= 31;? ?

? ? ? ? a >>= 1;? ? ? ? ??

? ? ? ? System.out.println("a="+a);??

? ? ? ? int b = 1;? ?

? ? ? ? b <<= 31;? ??

? ? ? ? b >>= 31;? ??

? ? ? ? System.out.println("b="+b);? ?

? ? ? ? int c = 1;? ?

? ? ? ? c >>= 31;? ??

? ? ? ? c <<= 31;??

? ? ? ? System.out.println("c="+c);? ??

? ? }??

}??

輸出結果：?

a=-1?

b=-1?

c=0?

計算過程：?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 ?a=1?

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ?a=a<<31后，這里被當作是負數?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 ?a=a>>31后，結果為-1?

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 ?a=a>>1后，結果仍為-1?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 ?c=1?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ?c=c>>31后為0?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ?0左移31位仍為0