位操作笔记(Java)

位操作运算简介

 

取反（NOT）

取反是一元运算符， 对一个二进制数的每一位执行逻辑反操作。使数字1成为0， 0成为1。例如：

NOT 0111（十进制 7） = 1000 （十进制 8）

Java 中，取反操作符用波浪线"~"表示。值得注意的是此操作符与"逻辑非（!）" 操作符不同，"逻辑非"并不是一个位操作。

 

按位或（OR）

按位或处理两个长度相同的二进制数，两个相应的二进位中只要有一个为1，该位的结果值为1。例如

0101 (十进制 5) OR 0011 (十进制 3) = 0111 (十进制 7)

java中，按位或操作符是"|"

按位或能够将每一位看做旗帜；在二进制数中的每一位可以表示不同的布尔变量。应用按位或操作可以将二进制数的某一位设为1。例如

0010（十进制 2）

能够看做包含4个旗帜的组合。第1，2，4旗帜为0；第3个旗帜为1。利用按位或可以将第1个旗帜设置为1，而其他旗帜不变。

0010 (十进制 2) OR 1000 (十进制 8) = 1010 (十进制 10)

这一技巧通常用来保存程序中的大量布尔变量。

 

按位异或（XOR）

按位异或运算，对等长二进制模式按位或二进制数的每一位执行逻辑按位异或操作，操作的结果是如果某位不同则该位为1，否则该位为0，例如

0101 XOR 0011 = 0110

java中，按位或操作符是"^"

汇编语言的程序员们有时使用按位异或运算作为将寄存器的值设为 0 的捷径。用值的自身对其执行按位异或运算将得到 0。并且在许多架构中，与直接加载 0 值并将它保存到寄存器相比，按位异或运算需要较少的中央处理单元时钟周期。

按位异或也可以用于在比特集合中换旗帜。给出一个比特模式，

0010

第一和第三位能够通过按位异或运算使用同时切换.

0010 XOR 1010 = 1000

这一技巧可用于操作表示布尔变量的比特模式.

 

按位与（AND）

按位与处理两个长度相同的二进制数，两个相应的二进位都为1，该位的结果值才为1，否则为0。例如：

0101 AND 0011 = 0001

在Java中，按位与用'&'表示。

 

位移

移位是一个二元运算符，用来将一个二进制数中的每一位全部都向一个方向移动指定位，溢出的部分将被舍弃，而空缺的部分填入一定的值。在Java中，左移使用两个小于符号"<<"表示，右移使用两个大于符号">>"表示。">>" 右移,高位补符号位” 这里右移一位表示除2 ">>>" 无符号右移,高位补0”； 与>>类似。

应用逻辑移位时，移位后空缺的部分全部填0.

0001 （十进制 1） << 3 （左移 3 位） = 1000 （十进制 8） 1010 （十进制 10） >> 2 （右移 2 位） = 0010 （十进制 2）

 

来一个Long 与 byte[]互相转换的例子。

 

package org.oham.testbyte;

public class TestByte {

	
	//将Long类型变量转换为字节数组
	private byte[] _transLongToByte(long num)
	{
		byte[]b = new byte[4];// 创建一个4字节的长的字节数组存储Long数据
		
		/* 
		 * 1字节8位，超出的位被截， 不足者补0
		 * 第一次移动24位， b[0] = 00000000
		 * 第二次移动16位， b[1] = 00000011
		 * 第三次移动8位 ， b[2] = 00001000
		 * 第四次移动0为， b[3] = 00110010
		 */
		for( int i=0; i< b.length; i++ )
		{
			b[i] = (byte)(num >>> (24 - i*8));
		}
		
		return b;
	}
	
	/*
	 * 思路为 ： 遍历字节数组时，每次取出数据赋予
	 * 一个变量后左移8位，然后待遍历的下次，将取出的
	 * 的字节数据与变量拼接，再左移动8位，如此类推。。。
	 * 
	 * 第一次情形： 00000000  |   （00000000 & 11111111）   -->   00000000
	 * 第二次情形： 0000000000000000  |   （00000011 & 11111111）   -->   0000000000000011
	 * 第三次情形： 000000000000001100000000  |   （00001000 & 11111111）   -->   000000000000001100001000
	 * 第四次情形： 00000000000000110000100000000000  |   （00110010 & 11111111）   -->   0000000000000011000010000000000000110010
	 * 
	 * 最后略去高位0，得：11000010000000000000110010  即为198706
	 * 
	 */
	private Long _transByteToLong(byte[] b)
	{
		int mark = 0xFF;  // 二进制：11111111
		int tmp = 0;   // 用于缓存每次遍历取出的数据
		long res = 0;  
		
		for( int i=0; i< 4; i++ )
		{
			res = res << 8; // 左移8位
			
			tmp = b[i] & mark; // 与11111111进行按位与运算， 得到的是自身，另外是保证其得到8位二进制表示
			
			// 进行按位或运算，这里就是拼接动作，由于res初始为0，所以运算结果为自身，左移8位后
			// 低8位尽然为0，所以与tmp的按位或就相当与res接上tmp
			res |= tmp;  
			
			
			System.out.println(res + "----==------" + Long.toBinaryString(res));
		}
		
		return res;
	}
	
	
	public void testByte()
	{
		long num = 198706;  //110000100000110010， 其二进制表示
		byte[] b = this._transLongToByte(num);
		
		long res = this._transByteToLong(b);
		
		System.out.println(res);
	}
	
	public static void main(String[] args) 
	{
		TestByte test = new TestByte();
		
		test.testByte();
	}
}

 此例只是示范，位操作灵活，技巧性很强，与正则类型，很难一时间精通，附上http://bbs.csdn.net/topics/70288919，有空再作总结。