位运算符

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位运算符

java定义了位运算符，应用于short（短整型）、int（整数类型）、long（长整型）、byte（字节型）、char（字符型）。位运算表示对每个二进制位(bit)进行计算，其操作数和运算结果都是整数型。

位运算符主要针对二进制（补码），按照低位到高位一一对齐运算。

  • 位逻辑运算符包括：&（与）、|（或）、~（非）、^（异或）。除了~为单目运算符外，其余都为双目运算符。
  • 位移运算符包括<<（左移运算符）、>>（右移运算符）、>>>（无符号右移运算符）。

&运算

”与“运算符：相对应位都为1，结果才为1。否则为0。

1
2
3
0 & 0 = 0;
1 & 0 = 0;
1 & 1 = 1;

|运算

”或“运算符：相对应位只要有一个为1，结果就为1。否则为0。

1
2
3
0 | 0 = 0;
1 | 0 = 1;
1 | 1 = 1;

逻辑运算符”&&”和”||”与位运算符”&”和”|”的区别：”&&”和”||”运算具有短路计算功能。

~运算

”非“运算符：取反，1变成0，0变成1；

^异或运算

”异或“运算符：用符号 XOR 或 ^ 表示。两个操作数进行异或运算时，对于同一位上，如果相同为0，不同则为1。

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3
0 ^ 0 = 0;
1 ^ 0 = 1;   
1 ^ 1 = 0;

性质：

  • 任何数，与自己异或运算，结果为0。 a^a=0。
  • 任何数，与0做异或运算，结果不变。 a^0=a。
  • 满足交换律和结合律。(a^b)^a=(a^a)^b=0^b=b。
  • 根据以上可得，自反性。a ^ b ^ b=a。a与b做两次异或运算，可得原始数据a。

<<运算

左移位运算：按二进制形式把操作数向左移动指定位数。高位移出（舍弃）、低位的空位补零。

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3 << 2
3转换为二进制数字：00000000 00000000 00000000 00000011
左移2位后为：     00000000 00000000 00000000 00001100（十进制12）

-3 << 2
-3转换为二进制为： 11111111 11111111 11111111 11111101（取补码）
左移2位后为：      11111111 11111111 11111111 11110100（为补码，十进制为-12）
  • 数学意义：在数字没有溢出的前提下，左移一位相当于乘以2的一次方。左移n位相当于乘以2的n次方。

>>运算

右移位运算：按二进制形式把操作数向右移动指定位数。
低位移出（丢弃）、高位的空位补符号位（正数补0、负数补1）。

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16 >> 2
16转换为二进制为：00000000 00000000 00000000 00010000
右移两位后     00000000 00000000 00000000 00000100（十进制4）

-16 >> 2
-16 原码：10000000 00000000 00000000 00010000（16的原码基础上将符号位改为1）
-16 反码：11111111 11111111 11111111 11101111（符号位不变，数值部分取反）
-16 补码：11111111 11111111 11111111 11110000（在反码基础上，末位+1）
-16转换为二进制为：11111111 11111111 11111111 11110000（取补码）（在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储）
右移两位后        11111111 11111111 11111111 11111100（为补码，十进制-4）
  • 数学意义：右移一位相当于除以2的一次方。右移n位相当于除以2的n次方。

>>>运算

无符号右移运算符：按二进制形式把操作数向右移动指定位数。**低位移出（丢弃）、高位的空位补零。

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16 <<< 2
16转换为二进制为：00000000 00000000 00000000 00010000
无符号右移两位后     00000000 00000000 00000000 00000100（十进制4）

-16 <<< 2
-16转换为二进制为：11111111 11111111 11111111 11110000（取补码）
右移两位后        00111111 11111111 11111111 11111100（高位的空位补0）