Java 位运算(移位、位与、或、异或、非）以及负数的二进制相互计算

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

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Java提供的位运算符有：左移( << )、右移( >> ) 、无符号右移( >>> ) 、位与( & ) 、位或( | )、位非( ~ )、位异或( ^ )，除了位非( ~ )是一元操作符外，其它的都是二元操作符。

1、左移( << )

Test1、将5左移2位：

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(5<<2);//运行结果是20  
     }  
 }  

运行结果是20，但是程序是怎样执行的呢？

首先会将5转为2进制表示形式(java中，整数默认就是int类型,也就是32位):

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后左移2位后，低位补0：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 换算成10进制为20

2、右移( >> ) ，右移同理，只是方向不一样罢了(感觉和没说一样)

[java]
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 System.out.println(5>>2);//运行结果是1

还是先将5转为2进制表示形式：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101然后右移2位，高位补0：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

3、无符号右移( >>> )

我们知道在Java中int类型占32位，可以表示一个正数，也可以表示一个负数。正数换算成二进制后的最高位为0，负数的二进制最高为为1

例如 -5换算成二进制后为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 (刚开始接触二进制时，不知道最高位是用来表示正负之分的，当时就总想不通。。明明算起来得到的就是一个正数-_-)

我们分别对5进行右移3位、 -5进行右移3位和无符号右移3位：

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(5>>3);//结果是0  
         System.out.println(-5>>3);//结果是-1  
         System.out.println(-5>>>3);//结果是536870911  
     }  
 }  

我们来看看它的移位过程(可以通过其结果换算成二进制进行对比)：

5换算成二进制： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

5右移3位后结果为0，0的二进制为： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 // (用0进行补位)

-5换算成二进制： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

-5右移3位后结果为-1，-1的二进制为： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 // (用1进行补位)

-5无符号右移3位后的结果 536870911 换算成二进制：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 // (用0进行补位)

通过其结果转换成二进制后，我们可以发现，正数右移，高位用0补，负数右移，高位用1补，当负数使用无符号右移时，用0进行部位(自然而然的，就由负数变成了正数了)

注意：笔者在这里说的是右移，高位补位的情况。正数或者负数左移，低位都是用0补。(自行测试)

4、位与( & )

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(5 & 3);//结果为1  
     }  
 }  

还是老套路，将2个操作数和结果都转换为二进制进行比较：

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

————————————————————————————-

1转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

位与：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1，那么结果的第n为也为1，否则为0

5、位或( | )

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(5 | 3);//结果为7  
     }  
 }  

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

————————————————————————————-

7转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

位或操作：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位只要有一个是1，那么结果的第n为也为1，否则为0

6、位异或( ^ )

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(5 ^ 3);//结果为6  
     }  
 }  

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

————————————————————————————-

6转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

位异或：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位相反，那么结果的第n为也为1，否则为0

7、位非( ~ ) 位非是一元操作符

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         System.out.println(~5);//结果为-6  
     }  
 }  

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

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-6转换为二进制：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

这里-6是怎么转换成二进制的呢？这里跟相反数的应用是一样的，

先计算6的二进制是：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

去反得：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001

然后+1=1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

位非：操作数的第n位为1，那么结果的第n位为0，反之。

（这里介绍下负二进制转十进制怎么算的，根据十进制负数转二进制的过程，我们反其道行之，以-6的二进制为例，把上面-6的二进制减1 得到 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 然后反码，得到 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 ，就是6，因为原码的最高位为1，所以知道这个数是负数，最终得到-6）

由位运算操作符衍生而来的有：

&= 按位与赋值

|= 按位或赋值

^= 按位非赋值

>>= 右移赋值

>>>= 无符号右移赋值

<<= 赋值左移

和 += 一个概念而已。

举个例子：

[java]
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 package com.xcy;  
   
 public class Test {  
     public static void main(String[] args) {  
         int a = 5  
         a &= 3;  
         System.out.println(a);//结果是1  
     }  
 }  