千寻

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Java位运算符 &、|、^、~、<<、>>、>>>

1)前言

关于位运算符 与(&)、或(|)、异或(^)、取反(~)、左移(<<)、右移(>>)、无符号右移(>>>)

位运算其实就是二进制的运算,加减乘除适用于十进制,而位运算就是二进制的运算,但是由于我们的运算都是基于十进制来说的,所以会有点绕,略微有点难懂

2)关于二进制

我们在编码过程中应该会了解很多不同的进制,除去常用的十进制,还有二进制、八进制、十六进制,因为我们的位运算符主要用到二进制,就只讲讲二进制

几进制就是一个位上最多能表示几个数,如十进制的个位有0~9十个数字,八进制有0~7八个数字,二进制我们自然想到就是0~1两个数字

我们编码中最小的单位应该是字节,而一个字节有8位,每一位就是一个0或1,所以一个字节用二进制表示就是

这样的

3) 与运算符(&)

如果 4&7 那么这个应该怎么运算呢?

首先我们需要把两个十进制的数转换成二进制

4 : 0000 0100

7 : 0000 0111

在这里要提到一点,1表示true,0表示false

而与运算的时候相同位之间其实就是两个Boolean的运算

  • 全true(1),即为true(1)

  • 全false(0),即为false(0)

  • 一false(0)一true(1),还是false(0)

4)或运算符(|)

以 5|9 为例

5 : 0000 0101

9 : 0000 1001

在做与运算的时候

遇true(1)就是true(1),

无true(1)就是false(0)

5) 异或运算符(^)

以 7^15 为例

7: 0000 0111

15: 0000 1111

在异或的时候

  • 只要相同都是false(0)

  • 只有不同才是true(1)

6) 取反运算符(~)

例: ~15

同样的先变成二进制:15:0000 1111

这个其实挺简单的,就是把1变0,0变1

注意:二进制中,最高位是符号位 1表示负数,0表示正数

7) 左移运算(<<)

左移就是把所有位向左移动几位

如: 12 << 2 意思就是12向左移动两位

12的二进制是: 0000 1100

通过这个图我们可以看出来,所有的位全都向左移动两位,然后把右边空的两个位用0补上,最左边多出的两个位去掉,最后得到的结果就是00110000 结果就是48

我们用同样的办法算 12<<3 结果是 96 , 8<<4 结果是 128

由此我们得出一个快速的算法 M << n 其实可以这么算 M << n = M * 2n

8) 右移运算符(>>)

这个跟左移运算大体是一样的

例: 12 >> 2

我们可以看出来右移和左移其实是一样的,但是还是有点不同的,不同点在于对于正数和负数补位的时候补的不一样,负数补1,正数补0

如我们再做一个 -8 的 -8>>2

这里总结一下,关于负数或者正数来说,移位的时候是一样的,但是在补位的时候,如果最高位是0就补0,如果最高位是1就补1

由此我们得出一个快速的算法 M >> n 其实可以这么算 M >> n = M / 2^n

9无符号右移(>>>)

无符号右移(>>>)只对32位和64位有意义

在移动位的时候与右移运算符的移动方式一样的,区别只在于补位的时候不管是0还是1,都补0