第五章运算符—位运算符

偏执的太偏执、 2024-03-16 16:03 70阅读 0赞

### 一、位运算符 ###

[ Java][Java] 定义的位运算（bitwise operators）直接对整数类型的位进行操作，这些整数类型包括 long，int，short，char 和 byte。  
位运算符主要用来对操作数二进制的位进行运算。按位运算表示按每个二进制位（bit）进行计算，其操作数和运算结果都是整型值。  
Java 语言中的位运算符分为位逻辑运算符和位移运算符两类，下面详细介绍每类包含的运算符。

### 位逻辑运算符 ###

位逻辑运算符包含 4 个：&（与）、|（或）、~（非）和 ^（异或）。除了 ~（即位取反）为单目运算符外，其余都为双目运算符。表 1 中列出了它们的基本用法。

![900944c71b304d52b3c6459873a2a029.png][]

public class Op6 {
    public static void main(String[] args) {
    //十进制 %d
    int a = 10;
    System.out.println(a * 2);
    //------------------------------------------------------十六进制
    // 0 - f
    //#ff00ff #rrggbb
    Color c1 = new Color(255,0,255);
    Color c2 = new Color(0xff,0x00,0xff);
    System.out.println(0xff); //255
    // 10 to 16
    System.out.println(Integer.toHexString(255));
    System.out.printf("%02x%n",255);
    System.out.printf("%02X%n",255);
    //16 to 10
    int n16 = Integer.valueOf("a",16);
    System.out.println(n16);//10
    System.exit(0);
    //------------------------------------------------------八进制
    // 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 16 1
    System.out.println(020);//16
    //20 10 to 8
    System.out.println(Integer.toOctalString(16));
    //8 to 10
    int b = Integer.valueOf("20",8);
    System.out.println(b);
    //-------------------------------------------------------二进制
    //直接输出进制，以十进制输出
    System.out.println(0b00000011);
    System.out.println(0b11);
    //十进制转换为二进制
    System.out.println(Integer.toBinaryString(2));//10
    System.out.println(Integer.toBinaryString(3));//11
    //二进制转换为十进制
    //1101
    // 0000 0000 0
    // 0000 0001 1
    // 0000 0010 2
    // 0000 0011 3
    int s2 = Integer.valueOf("10",2);
    System.out.println(s2);
    //10
    System.out.println(0b10);
    System.out.println(2&3);
     }
    }

#### 位与运算符 ####

位与运算符为`&`，其运算规则是：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零，如果对应的二进制位同时为 1，那么计算结果才为 1，否则为 0。因此，任何数与 0 进行按位与运算，其结果都为 0。  
例如下面的表达式：

>     100&0

图所示为这个运算过程，结果为 0。

![905cfe337f86b0365e3943acc2766e78.jpeg][]

下面是两个非零的数字进行位与运算的过程。

int x = 5,y = 12; // 创建整型变量保存两个数
        int z = x&y; // 对这两个数进行位与运算，结果保存到z

这两行语句执行后变量 Z 的值是 4，图所示为这个运算过程。

![14820637aee4b464b88a04f9b4f1139a.jpeg][]

#### 位或运算符 ####

位或运算符为`|`，其运算规则是：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零。如果对应的二进制位只要有一个为 1，那么结果就为 1；如果对应的二进制位都为 0，结果才为 0。  
下面是一个使用位或运算符的表达式。

>     11|7

运算结果为 15，图所示为其运算过程。

![bc23c9a260a9651ee4de213452c99ce6.jpeg][]

#### 位异或运算符 ####

位异或运算符为`^`，其运算规则是：参与运算的数字，低位对齐，高位不足的补零，如果对应的二进制位相同（同时为 0 或同时为 1）时，结果为 0；如果对应的二进制位不相同，结果则为 1。

下面是一个使用位异或运算符的表达式。

>     11^7

运算结果为 12，图所示为其运算过程。

![f2429a3f6c2a7d314a93ffbb4e10e99d.jpeg][]

提示：在有的高级语言中，将运算符`^`作为求幂运算符，要注意区分。

#### 位取反运算符 ####

位取反运算符为`~`，其运算规则是：只对一个操作数进行运算，将操作数二进制中的 1 改为 0，0 改为 1。  
下面是一个使用位取反运算符的表达式。

>     ~10

运算结果为 65525，图所示为其运算过程。

![abf90cbc090fd05159f23d862a82e80e.jpeg][]

我们可以使用如下的程序来检查这个运算结果。

> 1.  int i = 10;
> 2.  System.out.printf("%d \\n",~i);

编译执行以上程序，会发现输出的结果是 -11，而不是 65525。这是因为取反之后的结果是十六进制数，而在上面的程序中使用 %d 将输出转换为了十进制数。  
可以使用如下语句查看十六进制结果。

> 1.  int i=10;
> 2.  System.out.printf("%x \\n",~i);

可以看到输出结果为 fff5，将它转换为二进制是 1111111111110101。这个二进制数的最高位为 1，表示这个数为负数。除最高位外，按位取反再加 1，即得到二进制原码 1000000000001011，用十进制数表示即为 -11。  
注意：位运算符的操作数只能是整型或者字符型数据以及它们的变体，不用于 float、double 或者 long 等复杂的数据类型。

#### 位移运算符 ####

位移运算符用来将操作数向某个方向（向左或者右）移动指定的二进制位数。表列出了 Java 语言中的两个位移运算符，它们都属于双目运算符。

<table>  表位移运算符  
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>运算符</th> 
   <th>含义</th> 
   <th>实例</th> 
   <th>结果</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>»</td> 
   <td>右移位运算符</td> 
   <td>8»1</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>«</td> 
   <td>左移位运算符</td> 
   <td>9«2</td> 
   <td>36</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 左位移运算符 ####

左移位运算符为`«`，其运算规则是：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。  
例如，将整数 11 向左位移 1 位的过程如图所示。

![11a5aceac3c43ce64adad2785e462ace.jpeg][]

从图中可以看到，原来数的所有二进制位都向左移动 1 位。原来位于左边的最高位 0 被移出舍弃，再向尾部追加 0 补位。最终到的结果是 22，相当于原来数的 2 倍。

#### 右位移运算符 ####

右位移运算符为`»`，其运算规则是：按二进制形式把所有的数字向右移动对应的位数，低位移出（舍弃），高位的空位补零。  
例如，将整数 11 向右位移 1 位的过程如图所示。

![3c8d569c418a2f95218ba4ce355bc407.jpeg][]

从图中可以看到，原来数的所有二进制位都向右移动 1 位。原来位于右边的最低位 1 被移出舍弃，再向最高位追加 0 补位。最终到的结果是 5，相当于原数整除 2 的结果。

[Java]: http://c.biancheng.net/java/
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[abf90cbc090fd05159f23d862a82e80e.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/17f913ef2db24a799a79d406854fffcd.png
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[3c8d569c418a2f95218ba4ce355bc407.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/a4cc07edf7894f8a96727d3458d8788d.png