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Java 中的位运算

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移位运算符

    包括：
    “>> 右移”；“<< 左移”；“>>> 无符号右移”

左移三位就是乘以8  ，左移n位就是乘以2的n次方

右移三位就是除以8  ，右移n位就是除以2的n次方

例子：
-5>>3=-1
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
其结果与 Math.floor((double)-5/(2*2*2)) 完全相同。

-5<<3=-40
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 1000
其结果与 -5*2*2*2 完全相同。

5>>3=0
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
其结果与 5/(2*2*2) 完全相同。

5<<3=40
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000
其结果与 5*2*2*2 完全相同。

-5>>>3=536870911     
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

无论正数、负数，它们的右移、左移、无符号右移 32 位都是其本身，比如 -5<<32=-5、-5>>32=-5、-5>>>32=-5。
一个有趣的现象是，把 1 左移 31 位再右移 31 位，其结果为 -1。
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111


位逻辑运算符

    包括：
    & 与；| 或；~ 非（也叫做求反）；^ 异或

    “& 与”、“| 或”、“~ 非”是基本逻辑运算，由此可以演变出“与非”、“或非”、“与或非”复合逻辑运算。“^ 异或”是一种特殊的逻辑运算，对它求反可以得到“同或”，所以“同或”逻辑也叫“异或非”逻辑。

例子：
5&3=1
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

-5&3=3
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

5|3=7
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

-5|3=-5
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

~5=-6
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

~-5=4
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100

 

5^3=6 （相同位变成0,不同位变成1）
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

-5^3=-8
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000
》做个记号

——————————————————————————————————————————————————

      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，也可能碰到一个问题。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非凡突出）。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：
　　//: URShift.java
　　// Test of unsigned right shift
　　public 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);
　　　}
　　} ///:~
　　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。
　　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 operators
　　import 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。
　　大家要注重的是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。注重高位代表正负号：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:
　　　 00000000000000000000000000000001
　　maxpos, int: 2147483647, binary:
　　　 01111111111111111111111111111111
　　maxneg, int: -2147483648, binary:
　　　 10000000000000000000000000000000
　　i, int: 59081716, binary:
　　　 00000011100001011000001111110100
　　~i, int: -59081717, binary:
　　　 11111100011110100111110000001011
　　-i, int: -59081716, binary:
　　　 11111100011110100111110000001100
　　j, int: 198850956, binary:
　　　 00001011110110100011100110001100
　　i & j, int: 58720644, binary:
　　　 00000011100000000000000110000100
　　i j, int: 199212028, binary:
　　　 00001011110111111011101111111100
　　i ^ j, int: 140491384, binary:
　　　 00001000010111111011101001111000
　　i << 5, int: 1890614912, binary:
　　　 01110000101100000111111010000000
　　i >> 5, int: 1846303, binary:
　　　 00000000000111000010110000011111
　　(~i) >> 5, int: -1846304, binary:
　　　 11111111111000111101001111100000
　　i >>> 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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