《Java架構(gòu)筑基》從Java基礎講起——Java運算符

1. 有哪些運算符

Java提供了豐富的運算符，可以將之分為四種：算術(shù)運算符、位運算符、關系運算符、邏輯運算符

2. 算術(shù)運算符

算術(shù)運算符的操作對象必須是數(shù)值類型，不能為boolean類型使用算術(shù)運算符，但是可以為char類型使用算術(shù)運算符。因為在Java中，char類型在本質(zhì)上是int的子集。 |運算符|含義| |:--:|:--:| |+|加法（也是一元加號）| |-|減法（也是一元減號）| ||乘法| |/|除法| |%|求模| |++|自增| |- -|自減| |+=|加并賦值| |-=|減并賦值| |=|乘并賦值| |/=|除并賦值| |%=|求模并賦值|

3. 位運算符

Java定義了幾個位運算符，可用于整數(shù)類型——long，int，short，char和byte。 |運算符|含義| |:--:|:--:| |~|按位一元取反| |&|按位與| |||按位或| |^|按位異或| |>>|右移| |>>>|右移零填充| |<<|左移| |&=|按位與并賦值| | |= |按位或并賦值| |^=|按位異或并賦值| |>>=|右移并賦值| |>>>=|右移零填充并賦值| |<<=|左移并賦值|

在Java中，所有整數(shù)類型都由寬度可變的二進制數(shù)字表示，除char類型外都是有符號整數(shù)，這意味著它們即可表示正數(shù)，也可以表示負數(shù)。

Java中使用“2的補碼”進行編碼，即負數(shù)的表示方法為：首先反轉(zhuǎn)數(shù)值中的所有位（1變?yōu)?，0變?yōu)?），然后再將結(jié)果加1。例如，-42的表示方法為：通過反轉(zhuǎn)42中的所有位（00101010），得到11010101，然后再加1，得到11010110，即-42。 為了解碼負數(shù)，首先反轉(zhuǎn)所有位，然后加1。例如，反轉(zhuǎn)-42（11010110），得到00101001，即41，再加一則得到42。

3.1 位邏輯運算符

位邏輯運算符包括&、|、^和~。

• 運算規(guī)則如下表所示 |A|B|A|B|A&B|A^B|~A |:--:|:--:|:--:|:--:|:--:|:--:| |0|0|0|0|0|1| |1|0|1|0|1|0| |0|1|1|0|1|1| |1|1|1|1|0|0|

3.2 左移

左移運算符“<<”可以將數(shù)值中的所有位向左移動指定的次數(shù)，格式為：

value << num

• num指定了將value中的值向左移動的次數(shù)，對于高階位，每次左移都被移出并丟失，右邊的位用0補充。這意味著左移int類型操作數(shù)時，如果某些位一旦超出31位，那么這些位將丟失。如果操作數(shù)是long類型，那么超出位63的位會丟失。
• 當左移byte和short型數(shù)據(jù)時，Java的自動類型提升會導致意外的結(jié)果。當對表達式進行求值時，byte和short型數(shù)值會被提升為int類型，且表達式的結(jié)果也是int型。
• 這意味著對byte和short型數(shù)值進行左移操作的結(jié)果為int型，若移動的位數(shù)不超出位31，則移動的位不會丟失。此外，當將負的byte和short型數(shù)值提升為int型時，會進行符號擴展，因此高階位將使用1填充。
• 例如，如果左移byte型數(shù)值，會先將該數(shù)值提升為int型，然后左移。這意味著如果想要的結(jié)果是移位后的byte型數(shù)值，就必須丟棄結(jié)果的前三個字節(jié)，可以通過將結(jié)果強制轉(zhuǎn)換為byte類型來完成位數(shù)截取。

舉個例子：

public static void main(String[] args) {
    public static void main(String[] args) {
        //0011 1100
        byte a = 60;
        // a首先被提升為int類型，即（0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1100）
        // 左移兩位，結(jié)果為（0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 0000），即240
        int i = a << 2;
        // 先左移兩位，結(jié)果為（0000 0000 0000 0000 0000 0011 1100 0000）
        // 舍棄前三個字節(jié)，得到（1100 0000），即-64
        byte b = (byte) (i << 2);
        System.out.println("i等于:" + i);
        System.out.println("b等于:" + b);
    }
}

輸出結(jié)果是：

i等于:240
b等于:-64

因為每次左移都相當于將原始值乘2，所以可以將之作為乘法的搞笑替代方法。但是如果將二進制1移進高階位，結(jié)果將會變成負數(shù)。

3.3 右移

右移的規(guī)則與左移類似，實例代碼如下：

public static void main(String[] args) {
    //0011 1100
    byte a = 60;  
    // a首先被提升為int類型，即（0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1100）
    // 右移兩位，結(jié)果為（0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111），即15
    int i = a >> 2;
    // 先右移兩位，結(jié)果為（0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011）
    // 舍棄前三個字節(jié)，得到（0000 0011），即3
    byte b = (byte) (i >> 2);
    System.out.println("i等于:" + i);
    System.out.println("b等于:" + b);
}

執(zhí)行結(jié)果

i等于:15
b等于:3

每次右移一位，相當于將該值除以2，并舍棄所有余數(shù)。可以利用這一特性實現(xiàn)高效的除法操作。

• 當進行右移操作時，右移后的頂部（最左邊）位使用右移前頂部為使用的值填充，這稱為符號擴展。當對負數(shù)進行右移操作時，該特性可以保留負數(shù)的符號。

  public static void main(String[] args) {
  byte a=(byte) 0b11111000;
  System.out.println("a等于："+a);
  int b=a>>1;
  System.out.println("b等于："+b);
  }

  執(zhí)行結(jié)果

  a等于：-8
  b等于：-4

3.4 無符號右移

每次移位時，“>>”運算符自動使用原來的內(nèi)容填充高階位，這個特性可以保持數(shù)值的正負性。但是，有時候?qū)δ切┓菙?shù)值的內(nèi)容進行移位操作，并不關心高階位初始值是多少，只希望用0來填充高階位，這就是無符號右移。

• 為了完成無符號右移，需要使用Java的無符號右移運算符“>>>”，該運算符總是將0移進高階位。

  public static void main(String[] args) {
  //二進制表示（11111111 11111111 11111111 11111111）
  int a=-1;
  System.out.println(a);
  //右移二十四位（00000000 00000000 00000000 11111111）
  a=a>>>24;
  //輸出結(jié)果是 255
  System.out.println(a); 
  }

4. 關系運算符

關系運算符用于判定一個操作數(shù)與另一個操作數(shù)之間的關系。 |運算符|結(jié)果| |:--:|:--:| |==|等于| |!=|不等于| |>|大于| |<|小于| |>=|大于等于| |<=|小于等于|

5. 邏輯運算符

關系運算符用于判定一個操作數(shù)與另一個操作數(shù)之間的關系。 |運算符|結(jié)果| |:--:|:--:| |&|邏輯與| |||邏輯或| |^|邏輯異或| ||||短路或| |&&|短路與| |!|邏輯一元非| |&=|邏輯與并賦值| ||=|邏輯或并賦值| |^=|邏輯異或并賦值| |==|等于| |!=|不等于| |?:|三元運算符|