java编程的移位运算符简要
移位运算符面向的运算对象也是二进制的“位”。可单独用它们处理整数类型(主类型的一种)。左移位运算符(<<)能将运算符左边的运算对象向左移动运算符右侧指定的位数(在低位补0)。“有符号”右移位运算符(>>)则将运算符左边的运算对象向右移动运算符右侧指定的位数。“有符号”右移位运算符使用了“符号扩展”:若值为正,则在高位插入0;若值为负,则在高位插入1。Java也添加了一种“无符号”右移位运算符(>>>),它使用了“零扩展”:无论正负,都在高位插入0。这一运算符是C或C++没有的。若对char,byte或者short进行移位处理,那么在移位进行之前,它们会自动转换成一个int。只有右侧的5个低位才会用到。这样可防止我们在一个int数里移动不切实际的位数。若对一个long值进行处理,最后得到的结果也是long。此时只会用到右侧的6个低位,防止移动超过long值里现成的位数。但在进行“无符号”右移位时,也可能遇到一个问题。若对byte或short值进行右移位运算,得到的可能不是正确的结果(Java 1.0和Java 1.1特别突出)。它们会自动转换成int类型,并进行右移位。但“零扩展”不会发生,所以在那些情况下会得到-1的结果。可用下面这个例子检测自己的实现方案:
移位可与等号(<<=或>>=或>>>=)组合使用。此时,运算符左边的值会移动由右边的值指定的位数,再将得到的结果赋回左边的值。//: URShift.java// Test of unsigned right shiftpublic class URShift { public static void main(String[] args) { int i = -1; i >>>= 10; System.out.println(i); long l = -1; l >>>= 10; System.out.println(l); short s = -1; s >>>= 10; System.out.println(s); byte b = -1; b >>>= 10; System.out.println(b); }} ///:~
下面这个例子向大家阐示了如何应用涉及“按位”操作的所有运算符,以及它们的效果:
//: BitManipulation.java// Using the bitwise operatorsimport java.util.*;public class BitManipulation { public static void main(String[] args) { Random rand = new Random(); int i = rand.nextInt(); int j = rand.nextInt(); pBinInt("-1", -1); pBinInt("+1", +1); int maxpos = 2147483647; pBinInt("maxpos", maxpos); int maxneg = -2147483648; pBinInt("maxneg", maxneg); pBinInt("i", i); pBinInt("~i", ~i); pBinInt("-i", -i); pBinInt("j", j); pBinInt("i & j", i & j); pBinInt("i | j", i | j); pBinInt("i ^ j", i ^ j); pBinInt("i << 5", i << 5); pBinInt("i >> 5", i >> 5); pBinInt("(~i) >> 5", (~i) >> 5); pBinInt("i >>> 5", i >>> 5); pBinInt("(~i) >>> 5", (~i) >>> 5); long l = rand.nextLong(); long m = rand.nextLong(); pBinLong("-1L", -1L); pBinLong("+1L", +1L); long ll = 9223372036854775807L; pBinLong("maxpos", ll); long lln = -9223372036854775808L; pBinLong("maxneg", lln); pBinLong("l", l); pBinLong("~l", ~l); pBinLong("-l", -l); pBinLong("m", m); pBinLong("l & m", l & m); pBinLong("l | m", l | m); pBinLong("l ^ m", l ^ m); pBinLong("l << 5", l << 5); pBinLong("l >> 5", l >> 5); pBinLong("(~l) >> 5", (~l) >> 5); pBinLong("l >>> 5", l >>> 5); pBinLong("(~l) >>> 5", (~l) >>> 5); } static void pBinInt(String s, int i) { System.out.println( s + ", int: " + i + ", binary: "); System.out.print(" "); for(int j = 31; j >=0; j--) if(((1 << j) & i) != 0) System.out.print("1"); else System.out.print("0"); System.out.println(); } static void pBinLong(String s, long l) { System.out.println( s + ", long: " + l + ", binary: "); System.out.print(" "); for(int i = 63; i >=0; i--) if(((1L << i) & l) != 0) System.out.print("1"); else System.out.print("0"); System.out.println(); }} ///:~
程序末尾调用了两个方法:pBinInt()和pBinLong()。它们分别操作一个int和long值,并用一种二进制格式输出,同时附有简要的说明文字。目前,可暂时忽略它们具体的实现方案。
大家要注意的是System.out.print()的使用,而不是System.out.println()。print()方法不会产生一个新行,以便在同一行里罗列多种信息。
除展示所有按位运算符针对int和long的效果之外,本例也展示了int和long的最小值、最大值、+1和-1值,使大家能体会它们的情况。注意高位代表正负号:0为正,1为负。下面列出int部分的输出:
-1, int: -1, binary: 11111111111111111111111111111111+1, int: 1, binary: 00000000000000000000000000000001maxpos, int: 2147483647, binary: 01111111111111111111111111111111maxneg, int: -2147483648, binary: 10000000000000000000000000000000i, int: 59081716, binary: 00000011100001011000001111110100~i, int: -59081717, binary: 11111100011110100111110000001011-i, int: -59081716, binary: 11111100011110100111110000001100j, int: 198850956, binary: 00001011110110100011100110001100i & j, int: 58720644, binary: 00000011100000000000000110000100i | j, int: 199212028, binary: 00001011110111111011101111111100i ^ j, int: 140491384, binary: 00001000010111111011101001111000i << 5, int: 1890614912, binary: 01110000101100000111111010000000i >> 5, int: 1846303, binary: 00000000000111000010110000011111(~i) >> 5, int: -1846304, binary: 11111111111000111101001111100000i >>> 5, int: 1846303, binary: 00000000000111000010110000011111(~i) >>> 5, int: 132371424, binary: 00000111111000111101001111100000
数字的二进制形式表现为“有符号2的补值”。
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