移位运算符就是在二进制的基础上对数字进行平移。按照平移的方向和填充数字的规则分为三种:<<(左移)、>>(带符号右移)和>>>(无符号右移)。
在移位运算时,byte、short和char类型移位后的结果会变成int类型,对于byte、short、char和int进行移位时,规定实际移动的次数是移动次数和32的余数,也就是移位33次和移位1次得到的结果相同。移动long型的数值时,规定实际移动的次数是移动次数和64的余数,也就是移动66次和移动2次得到的结果相同。
三种移位运算符的移动规则和使用如下所示:
<<运算规则:按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数,高位移出(舍弃),低位的空位补零。
语法格式:
需要移位的数字 << 移位的次数
例如: 3 << 2,则是将数字3左移2位
计算过程:
3 << 2
首先把3转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011,然后把该数字高位(左侧)的两个零移出,其他的数字都朝左平移2位,最后在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100,则转换为十进制是12.数学意义:
在数字没有溢出的前提下,对于正数和负数,左移一位都相当于乘以2的1次方,左移n位就相当于乘以2的n次方。
>>运算规则:按二进制形式把所有的数字向右移动对应巍峨位数,低位移出(舍弃),高位的空位补符号位,即正数补零,负数补1.
语法格式:
需要移位的数字 >> 移位的次数
例如11 >> 2,则是将数字11右移2位
计算过程:11的二进制形式为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011,然后把低位的最后两个数字移出,因为该数字是正数,所以在高位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010.转换为十进制是3.
数学意义:右移一位相当于除2,右移n位相当于除以2的n次方。
>>>运算规则:按二进制形式把所有的数字向右移动对应巍峨位数,低位移出(舍弃),高位的空位补零。对于正数来说和带符号右移相同,对于负数来说不同。
其他结构和>>相似。
小结
二进制运算符,包括位运算符和移位运算符,使程序员可以在二进制基础上操作数字,可以更有效的进行运算,并且可以以二进制的形式存储和转换数据,是实现网络协议解析以及加密等算法的基础。
实例操作:
public class URShift {
public static void main(String[] args) {
int i = -1;
i >>>= 10;
//System.out.println(i);
mTest();
}
public static void mTest(){
//左移
int i = 12; //二进制为:0000000000000000000000000001100
i <<= 2; //i左移2位,把高位的两位数字(左侧开始)抛弃,低位的空位补0,二进制码就为0000000000000000000000000110000
System.out.println(i); //二进制110000值为48;
System.out.println("<br>");
//右移
i >>=2; //i右移2为,把低位的两个数字(右侧开始)抛弃,高位整数补0,负数补1,二进制码就为0000000000000000000000000001100
System.out.println(i); //二进制码为1100值为12
System.out.println("<br>");
//右移example
int j = 11;//二进制码为00000000000000000000000000001011
j >>= 2; //右移两位,抛弃最后两位,整数补0,二进制码为:00000000000000000000000000000010
System.out.println(j); //二进制码为10值为2
System.out.println("<br>");
byte k = -2; //转为int,二进制码为:0000000000000000000000000000010
k >>= 2; //右移2位,抛弃最后2位,负数补1,二进制吗为:11000000000000000000000000000
System.out.println(j); //二进制吗为11值为2
}
}
在Thinking in Java第三章中的一段话:
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。
int a=-1; int b=a<<1; System.out.println(b); //结果:补码存储,-1是0xffff,左移一位变成0xfffe。而0xfffe是-2 -2 int a=-1; int b=a<<32; System.out.println(b); //结果:左操作数为int型,一次的移动位数为和32取余数。所以最多移动31位,移 //动32位就是自己本身。多余long型是和64取余。 -1
//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。
byte a=-1;
int b=a<<1;
System.out.println(b);
//结果:
-2
//若为short是一样的,但是要是为char就不对了:
char a=(char) -1; //必须强转,否则报错
int b=a<<1;
System.out.println(b);
//结果:为什么?:原因是char是无符号型的,-1转化为char变成0xffff(可以看下个程序,可知-1转为char的int型数值表示是65535),char在左移动一位之前先转成int型的,所以以上程序相当于是65535<<1。所以结果为131070(65535是0x00ff,左移一位后变成0x0001 fffe(就是65535+65536=131070))
131070
char a=(char) -1;
int b=a;
System.out.println("a is: "+a);
System.out.println("b is: "+b);
//结果;
a is: ?
b is: 65535
*************************************************************************
在Think in Java中有这么一段话“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个低位才会有用。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。” |
对上面那段话的理解是:移位操作符操作的运算对象是二进制的“位”,int类型是32位也就是2的5次幂 !如果移32位以上,那么原来的数的信息会全部丢失,这样也就没有什么意义了!所以上面的“只有右侧的5个低位才会有用”说的是:移位操作符右端的那个数(化成二进制)的低5位才有用,即
X < <y;
是指y的低5位才有用,即不能大于32。 而对于long型也是同样的道理!
这里就涉及到移位运算的另外一些规则:
- byte、short、char在做移位运算之前,会被自动转换为int类型,然后再进行运算。
- byte、short、int、char类型的数据经过移位运算后结果都为int型。
- long经过移位运算后结果为long型。
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