Java位运算

单位换算

1. bit：位 一个二进制数据0或1，是1bit；

2. byte：字节 1 byte = 8 bit , 存储空间的基本计量单位；

3. 一个英文字符占一个字节 1 字母 = 1 byte = 8 bit；

4. 一个汉字占2个字节 1 汉字 = 2 byte = 16 bit；

支持的数据类型

首先明确一点，Java中的位运算是针对整型的数据类型进行运算的，所以操作数必须是一下五种之一。

数据存储方式

计算机中存储的数据最终是以二进制存储(补码存储)，如int类型的十进制数字10表示为32bit的二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

注：数据在计算机中都是以反码形式存在。正数的的原码与反码相同。 有关原码、反码、补码的知识，请看另一个章节原码、反码、补码

位运算符

按位与 &

规则： 对应位同为1时，才为1，否则全为0（对应位只要有0，全为0，否则为1）

int a = 127;
int b = 128;
System.out.println("127 & 128 的结果是："+(a & b));

运行结果：

127 & 128 的结果是：0

解析: 
127的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 01111111
128的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 10000000
根据 & 规则结果：  00000000 00000000 00000000 00000000
所以结果为0

按位或 |

规则： 对应位只要有1时，即为1，否则全为0（对应位只有全是0时，结果才是0，否则为1）

int a = 127;
int b = 128;
System.out.println("127 | 128 的结果是："+(a | b));

运行结果：

127 | 128 的结果是：255

解析: 
127的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 01111111
128的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 10000000
根据 | 规则结果：  00000000 00000000 00000000 11111111
最高为0，为正数，原码补码一样，所以结果为255

按位非 ~

规则： 对每位进行取反

int a = 128;
System.out.println("~128 的结果是：" + ~ a);

运行结果：

~128 的结果是：-129

解析: 
128的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 10000000
根据 ~ 规则结果：  11111111 11111111 11111111 01111111
最高为1，为负数。
补码：11111111 11111111 11111111 01111111
反码：11111111 11111111 11111111 01111110
原码：10000000 00000000 00000000 10000001
结果为 -129

按位异或 ^

规则： 只要对应为不同即为1。

int a = 127;
int b = 128;
System.out.println("127 ^ 128 的结果是：" + (a ^  b));

运行结果：

127 ^ 128 的结果是：255

解析: 
127的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 01111111
128的二进制(补码)：00000000 00000000 00000000 10000000
根据 | 规则结果：  00000000 00000000 00000000 11111111
最高为0，为正数，原码补码一样，所以结果为255

位移动运算符

左移 «

规则： « :左移 左边最高位丢弃，右边补齐0;

• 左移的规则只记住一点：丢弃最高位，0补最低位
• 如果移动的位数超过了该类型的最大位数，那么编译器会对移动的位数取模

通用格式：

value << num 
num : 指要移位值   
value : 指移动的位数。
意思是value向左位移num位，左移num位，相当于乘以2^num

例如：

int a = 1;
System.out.println("1 << 2 的结果是：" + (a << 2));

运行结果(图片来自于网络)：

1 << 2 的结果是：4

右移 »

规则： »:右移, 最高位是0(正数时)，左边补齐0；最高为是1(正数时)，左边补齐1，保持为负数；

m»n即相当于m除以2的n次方，得到的为整数时，即为结果。如果结果为小数，此时会出现两种情况：

1 如果m为正数，得到的商会无条件 的舍弃小数位；

2 如果m为负数，舍弃小数部分，然后把整数部分加+1得到位移后的值。

通用格式：

value >> num 
num : 指要移位值   
value : 指移动的位数。
意思是value向左位移num位，左移num位，相当于除以2^num

例如：

int a = 12;
System.out.println("12 >> 2 的结果是：" + (a >> 2));

运行结果(图片来自于网络，图中稍有错误，其中10应该为12)：

1 << 2 的结果是：4

无符号右移 »>

无符号右移»> 与 右移» 的区别就是无论操作数是正数还是负数，高位都是补0

int a = 12;
System.out.println("12 >>> 2 的结果是：" + (a >>> 2));

int b = -12;
System.out.println("-12 >>> 2 的结果是：" + (b >>> 2));

运行结果：

12 >>> 2 的结果是：3
-12 >>> 2 的结果是：1073741821

解析: 
12 >>> 2 跟 12 >> 2 过程一样，上面有过程，我们说下 -12 >>> 2
-12的原码：        10000000 00000000 00000000 00001100
-12的二进制(补码): 11111111 11111111 11111111 11110100
右移2位：           11111111 11111111 11111111 11110100
补齐：            0011111111 11111111 11111111 111101
注意这个补齐因为是无符号的，最高位补0，结果为正数
最高为0，为正数，原码补码一样，所以结果为的结果是：1073741821

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