Java编程那些事儿25—位运算符

Java编程那些事儿25—位运算符

郑州游戏学院 陈跃峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

4.5 二进制运算符

由于计算机内部的数据都以二进制的形式存在，所以在Java语言中提供了直接操作二进制的运算符，这就是下面要讲解的位运算符和移位运算符。

使用二进制的运算符，可以直接在二进制的基础上对数字进行操作，执行的效率比一般的数学运算符高的多，该类运算符大量适用于网络编程、硬件编程等领域。

二进制运算符在数学上的意义比较有限。

在Java代码中，直接书写和输出的数值默认是十进制，Java代码中无法直接书写二进制数值，但是可以书写八进制和十六进制数字，八进制以数字0开头，例如016，十六进制以数字0和x开头，例如0x12,0xaf等等。

在计算二进制运算时，Java语言的执行环境(JRE)首先将十进制的数字转换为二进制，然后进行运算。如果输出结果的值，则数字会被转换成十六进制进行输出。

需要注意的是：

1、正数的机器数是原码，负数的机器数是补码，计算时需要小心。关于二进制和补码的计算可以参看《Java编程那些事儿7——进制的概念》和《Java编程那些事儿8——计算机内部的数据表达》。

2、整数型的计算结果都是int型，而不管是对byte还是short进行二进制运算。

4.5.1 位运算符

Java语言中的位运算符主要有4种：&(位与)、|(位或)、^(异或)和~(按位取反)，下面依次介绍运算规则和使用示例。

l&(AND)

运算规则：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零，对应的二进制位都为1，则运算结果为1，否则为0。

适用场合：屏蔽数字中某一位或某些位。因为任何数和0与都是0。

示例代码：

int a = 4;

int b = 10;

int c = a & b;

计算过程：

4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100

10的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

按照计算规则,结果为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

这个数字转换为十进制就是数字0

l| (OR)

运算规则：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零，对应的二进制位有一个为1则为1，否则为0。

适用场合：将数字中某一位或某些位修改成1。因为1和任何数或都是1。

示例代码：

int a = 4;

int b = -10;

int c = a | b;

计算过程：

4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100

-10的二进制形式为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

按照计算规则,结果为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

这个二进制数转换为十进制就是数字-10。

l^(XOR)

运算规则：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零，对应的二进制位相同为零，不相同为1。

适用场合：判断数字对应的位是否相同。

示例代码：

int a = 4;

int b = 10;

int c = a ^ b;

计算过程：

4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100

10的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

按照计算规则,结果为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110

这个数字转换为十进制就是数字14

l~(NOT)

运算规则：只操作一个数字，将该数字中为1的位变成0，为0的位变成1。

适用场合：反转数字的内容

示例代码：

int a = 4;

int c = ~a;

计算过程：

4的二进制形式为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100

按照计算规则,结果为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

这个数字转换为十进制就是数字-5。

其实位运算和实际的应该实现保持一致，也就是提供的电路级运算符号，每种运算符都有对应的电路实现。

实际使用简单示例：

l把任意数字转换为正数

假设n是一个任意的整数，则把n转换为正数的代码为：

int m = n & 0x7fffffff;

l判断任意数字倒数第三位的值是否为1

假设n是一个任意的整数，则判断的代码为：

int m = n & 0x4;

boolean b = (m != 0);

l将任意数字倒数第四位置为1

假设n是一个任意的整数，则代码为：

int m = n | 0x8;