Java的移位操作

JAVA中位运算符包括:
&
|
~
^
<<
>>
>>>

一、
首先要搞清楚参与运算的数的位数:
(
联想:java的8种基本类型:byte,short, char, int, long,float,double,boolean. 
   在内存中固定长度(字节):1      2       2       4     8     4       8      true/false
   这些固定类型的长度与具体的软硬件环境无关。这一点与C++不同,Java中的char类型用Unicode码储存

与此对应的,java提供了8种包装类型:
Byte,Short,Character,Integer,Long,Float,Double,Boolean.
它们之间的相互转换:例如:
double a=1;
//把double基本类型转换为Double包装类型
Double b=new Double(a);
//把Double包装类型转换为double基本类型
a=b.doubleValue();
)

所以int的是32位。long的是64位。

如int i = 1;
i的二进制原码表示为:
00000000000000000000000000000001

long l = 1;
l的二进制原码表示为:
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

二、
原码——符号位为0表示正数,为1表示负数;
 其余各位等同于真值的绝对值。
 如:0000000000000010B=2,1000000000000010B=-2
反码——符号位的用法及正数的表示与“原码”一样;
 负数的表示是在“原码”表示的基础上通过将符号位以外
 的各位取反来获得的。
 如:0000000000000010B=2,1111111111111101B=-2
补码——符号位的用法及正数的表示与“原码”一样;
 负数的表示是在“反码”的基础上通过加1来获得的。
 如:00000010B=2,11111110B=-2

如int i = -1;
10000000000000000000000000000001,最高位是符号位。正数为0,负数为1。
符号位不变,其他位逐位取反后:
11111111111111111111111111111110,即反码。
反码加1:
11111111111111111111111111111111,即补码。
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   注意:负数都是用补码参与运算的。得到的也是补码,需要减1取反获得原码。          
           千万要理解这句话!!!                                                                                                     
==================================================================

三、
常用的位运算符0在位运算中是比较特殊的。
 
& 与。    全1为1, 有0为0。  任何数与0与都等于0。  
| 或。      有1为1, 全0为0。  任何数与0或都等于原值。
~ 非。     逐位取反
^ 异或。  相同为0,相异为1。      任何数与0异或都等于原值。

对于int类型数据来说:
1.<<
逻辑左移,右边补0,符号位就是被移动到的位.
正数:
x<<1一般相当于2x,但是可能溢出.
若x在这个范围中: 2的30次方~(2的31次方-1) 二进制表示 0100…0000到0111…1111,<<后最高为变为1了,变成负数了.
负数:
x<<1一般也相当于2x,也有可能溢出.
若x在这个范围中: -2的31次方~-(2的30次方+1)二进制表示1000…0000到1011…1111,<<后最高为变成0了,变成正数了.

2.>>
算术右移,和上面的不对应,为正数时左边补0,为负数时左边补1.
x>>1,相当于x/2,余数被舍弃,因为这个是缩小,所以不会溢出.
不过有一点要注意: -1右移多少位都是-1.(这个道理很简单嘛,呵呵)
另外舍弃的余数是正的:
 3>>1=1  舍弃的余数是1.
-3>>1=-2 舍弃的余数也是1,而不是-1.
对于正数 x>>1和x/2相等
对于负数 x>>1和x/2不一定相等.

3.>>>
逻辑右移,这个才是和<<对应的
这个把符号位一起移动,左边补0
对于正数,>>>和>>是一样的
对于负数,右移之后就变成正数了.

可以使用Integer.toBinaryString(int i)来看01比特,更加直观.

四、
负数参与的运算,得到的是补码,负数得到原码的方法:
  方法一:将补码先减1,再逐位取反,得到原码。即为运算结果。
  方法二:将补码先逐位取反,再加1,得到原码。即为运算结果。
0例外,如果得到的是0,则不需这两种方法,即得到的原码位0。
另外,两个正数运算后得到的就是原码,不需要再用求原码方法。
举例:
-1^1,
-1
10000000000000000000000000000001–原码
11111111111111111111111111111110–反码
11111111111111111111111111111111–补码
1
00000000000000000000000000000001–原码

则-1^1等于
11111111111111111111111111111111^
00000000000000000000000000000001=
11111111111111111111111111111110–补码
11111111111111111111111111111101–反码
10000000000000000000000000000010–原码==-2
即-1^1=-2

举例:
-2^1
-2
10000000000000000000000000000010–原码
11111111111111111111111111111101–反码
11111111111111111111111111111110–补码
1
00000000000000000000000000000001–原码
则-2^-1等于
11111111111111111111111111111110^
00000000000000000000000000000001=
11111111111111111111111111111111–补码
11111111111111111111111111111110–反码
10000000000000000000000000000001–原码==-1

下面的是cooltigerzsh(阿波罗) 于 2005-2-4 15:16:07对(<<、>>、 >>>)的一翻讲解:

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。

如:
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);
}
}
输出结果:
4194303
18014398509481983
-1
-1

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还有一点不得不提,也是非常隐含的一点,那就是我在Einstein的BLOG上找到的,他说是SCJP上的题,
摘录他的文章如下:

SCJP里的题还真是”噶”呀,很多都是让人想不到的问题,有点意思.哈哈,今天最后一个,之后趴趴,太晚了,
明天还是去沈阳卖数码相机呢(兴奋ing…)
 
下面代码:
class test002
{
 public static void main(String[] agrs)
 {
  int i=-1;
  int j=i>>>32;
  System.out.println(j);
 }
}
按照我的理解应该输出:0,因为JAVA的INT类型是占4字节的,也就是说占32位,当右移了32位的时候所有的位应该都变成0,但输出结果确是:-1,
想了很久没想明白就上网发了个帖子问了一下,非常感谢coffer283和danieljill()两位朋友.
原来在JAVA进行移位运算中因为int是占32位,进行移位的数是32的模,所以当i>>>32的时候就等于i>>>0,相当于没有进行移位.
我又试了试long类型的移位,long占8字节也就是64位,所以移位的数是64的模.

转自:http://blog.csdn.net/wangming7306/article/details/1621609

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