【关于Java移位操作符&按位操作符】

一、java按位运算符（操作符）

这段时间偶尔看一下源码，会发现有很多很基础的java知识在脑海中已经慢慢的淡成不常用记忆，于是打算捡起来一些。

按位运算符是来操作整数基本数据类型中的单个“比特”(bir)，即二进制位，位运算符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。

位运算符来源于C语言面向底层的操作，在这种操作中经常需要直接操作硬件，设置硬件寄存器内的二进制位。Java的设计初衷是为了嵌入电视机机顶盒，所以种面向底层的操作仍被保留了下来。

1、“与”、“位与”（&）

按位“与”操作符，如果两个数的二进制，相同位数都是1，则该位结果是1，否则是0.

例1 5&4

5的二进制是 0000 0000 0000 0101

4的二进制是 0000 0000 0000 0100

则结果是 0000 0000 0000 0100 转为十进制是4。

2、“或”、“位或”（|）

按位“或”操作符，如果两个数的二进制，相同位数有一个是1，则该位结果是1，否则是0

例2 5 | 4

5的二进制是 0000 0000 0000 0101

4的二进制是 0000 0000 0000 0100

则结果是 0000 0000 0000 0101 转为十进制是5。

3、“异或、“位异或”（^）

按位“异或”操作符，如果两个数的二进制，相同位数只有一个是1，则该位结果是1，否则是0

例3 5 ^ 4

5的二进制是 0000 0000 0000 0101

4的二进制是 0000 0000 0000 0100

则结果是 0000 0000 0000 0001 转为十进制是1

4、“非”、“位非”（~）也称为取反操作符

按位“非”操作符，属于一元操作符，只对一个操作数进行操作，（其他按位操作符是二元操作符）。按位“非”生成与输入位相反的值，——若输入0，则输出1，若输入1，则输出0。

例4 ~5

5的二进制是 0000 0000 0000 0101

则~5是 1111 1111 1111 1010 转为十进制是 -6。

这里出现负数，强行插入一波^_^。

电脑的的世界中只有0和1，那么负数怎么表示呢？

二进制的正负是从高位看，最高位如果1则是负数，如果是0则是正数。

如果负数单纯是把最高位变为1的话，在运算中会出现不是我们想要的值，所以引入了：原码，反码，补码。正数的原码，反码，补码都一样，负数的反码是对除了符号位（最高位）对原码取反，补码是对反码+1

负数的二进制转化，计算机计算是用的补码

1、首先取出这个数的原码的二进制，

2、然后再求出反码

3、最后求出补码

例5 -5

-5的原码是 1000 0000 0000 0101

求出反码的是 1111 1111 1111 1010

求出补码是 1111 1111 1111 1011

二、移位操作符，是直接对二进制进行操作的一种运算符，且只能对整数进行操作！！

“有符号”左移：<<

“有符号”右移：>>

“无符号”右移：>>>

　1、左移运算符

　　左移运算符<<使指定值的所有位都左移规定的次数。

　　1）它的通用格式如下所示：

　　value << num

　　num 指定要移位值value 移动的位数。

　　左移的规则只记住一点：丢弃最高位，0补最低位

　　如果移动的位数超过了该类型的最大位数，那么编译器会对移动的位数取模。如对int型移动33位，实际上只移动了332=1位。

　　2）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。

　　当左移的运算数是int 类型时，每移动1位它的第31位就要被移出并且丢弃；

　　当左移的运算数是long 类型时，每移动1位它的第63位就要被移出并且丢弃。

　　当左移的运算数是byte 和short类型时，将自动把这些类型扩大为 int 型。

　　3）数学意义

　　在数字没有溢出的前提下，对于正数和负数，左移一位都相当于乘以2的1次方，左移n位就相当于乘以2的n次方

　　4）计算过程：

　　例如：3 <<2(3为int型)

　　1）把3转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011，

　　2）把该数字高位(左侧)的两个零移出，其他的数字都朝左平移2位，

　　3）在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100，

　　转换为十进制是12。

　　移动的位数超过了该类型的最大位数，

　　如果移进高阶位（31或63位），那么该值将变为负值。下面的程序说明了这一点：

　　Java代码

　　// Left shifting as a quick way to multiply by 2.

　　public class MultByTwo {

　　public static void main(String args[]) {

　　int i;

　　int num = 0xFFFFFFE;

　　for(i=0; i<4; i++) {

　　num = num << 1;

　　System.out.println(num);

　　}

　　该程序的输出如下所示：

　　536870908

　　1073741816

　　2147483632

　　-32

　　注：n位二进制，最高位为符号位，因此表示的数值范围-2^(n-1) ——2^(n-1) -1,所以模为2^(n-1)。

　　2、右移运算符

　　右移运算符<<使指定值的所有位都右移规定的次数。

　　1）它的通用格式如下所示：

　　value >> num

　　num 指定要移位值value 移动的位数。

　　右移的规则只记住一点：符号位不变，左边补上符号位

　　2）运算规则：

　　按二进制形式把所有的数字向右移动对应的位数，低位移出(舍弃)，高位的空位补符号位，即正数补零，负数补1

　　当右移的运算数是byte 和short类型时，将自动把这些类型扩大为 int 型。

　　例如，如果要移走的值为负数，每一次右移都在左边补1，如果要移走的值为正数，每一次右移都在左边补0，这叫做符号位扩展（保留符号位）（sign extension ），在进行右移

　　操作时用来保持负数的符号。

　　3）数学意义

　　右移一位相当于除2，右移n位相当于除以2的n次方。

　　4）计算过程

　　11 >>2(11为int型)

　　1)11的二进制形式为：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011

　　2)把低位的最后两个数字移出，因为该数字是正数，所以在高位补零。

　　3)最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010。

　　转换为十进制是2。

　　35 >> 2(35为int型)

　　35转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0011

　　把低位的最后两个数字移出：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000

　　转换为十进制： 8

　　5）在右移时不保留符号的出来

　　右移后的值与0x0f进行按位与运算，这样可以舍弃任何的符号位扩展，以便得到的值可以作为定义数组的下标，从而得到对应数组元素代表的十六进制字符。

　　例如

　　Java代码

　　public class HexByte {

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

　　char hex[] = {

　　'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',

　　'8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f''

　　};

　　byte b = (byte) 0xf1;

　　System.out.println("b = 0x" + hex[(b >> 4) & 0x0f] + hex[b & 0x0f]);

　　}

　　(b >> 4) & 0x0f的运算过程：

　　b的二进制形式为：1111 0001

　　4位数字被移出：1111 1111

　　按位与运算:0000 1111

　　转为10进制形式为：15

　　b & 0x0f的运算过程：

　　b的二进制形式为：1111 0001

　　0x0f的二进制形式为：0000 1111

　　按位与运算：0000 0001

　　转为10进制形式为：1

　　所以，该程序的输出如下：

　　b = 0xf1

　　3、无符号右移

　　无符号右移运算符>>>

　　它的通用格式如下所示：

　　value >>> num

　　num 指定要移位值value 移动的位数。

　　无符号右移的规则只记住一点：忽略了符号位扩展，0补最高位

　 无符号右移规则和右移运算是一样的，只是填充时不管左边的数字是正是负都用0来填充，无符号右移运算只针对负数计算，因为对于正数来说这种运算没有意义

　　无符号右移运算符>>> 只是对32位和64位的值有意义

　对了位移运算符依旧可以组合使用例如 ： <<= >>= <<+ >>+ >>>= .............. 等等