移位操作符也操纵二进制位,它们只能用来处理基本类型里的整数类型。左移位操作符(<<)会将操作符左侧的操作数向左移动,移动的位数在操作符右侧指定(低位补 0)。“有符号” 的右移位操作符(>>)则按照操作符右侧指定的位数将操作符左侧的操作数向右移动。“有符号” 的右移位操作符使用了 “符号扩展”:如果符号为正,则在高位插入 0,否则在高位插入 1。Java 还新增加了一种 “无符号” 的右移位操作符(>>>),它使用 “零扩展”:无论符号为正还是为负,都在高位插入 0。这一操作符是 C 或 C++ 中所没有的。
如果对 char、byte 或者 short 类型的数值进行移位运算,在移位操作前它们会被转换为 int 类型,并且结果也是 int 类型。右端的可移位数中只会用到低 5 位。这样可防止我们移位超过 int 型值所具有的位数。如果处理的是 long 类型,最后得到的结果也是 long 类型。此时只会用到右端指定移位数值的低 6 位,这样移位操作就不会超出 long 类型的最大位数。
移位操作符可以与等号组合使用( <<=、>>= 或 >>>= )。操作符左边的值会移动右边指定的位数,然后再将得到的结果赋给左边的变量。但 “无符号” 右移位操作符结合赋值操作符可能会遇到一个问题:如果对 byte 或 short 值进行移位运算,得到的可能不是正确的结果。它们会先被提升为 int 类型,进行右移操作,然后在被赋回给原来的变量时被截断,这时得到结果是 -1。下面是一个示例:
// operators/URShift.java// 无符号右移测试public class URShift {public static void main(String[] args) {int i = -1;System.out.println(Integer.toBinaryString(i));i >>>= 10;System.out.println(Integer.toBinaryString(i));long l = -1;System.out.println(Long.toBinaryString(l));l >>>= 10;System.out.println(Long.toBinaryString(l));short s = -1;System.out.println(Integer.toBinaryString(s));s >>>= 10;System.out.println(Integer.toBinaryString(s));byte b = -1;System.out.println(Integer.toBinaryString(b));b >>>= 10;System.out.println(Integer.toBinaryString(b));b = -1;System.out.println(Integer.toBinaryString(b));System.out.println(Integer.toBinaryString(b>>>10));}}/* 输出:111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111*/
在最后一个移位运算中,结果没有赋回给 b,而是直接打印了出来,所以是正确的。
下面这个示例演示了所有涉及位操作的操作符:
// operators/BitManipulation.java// 使用按位操作符import java.util.*;public class BitManipulation {public static void main(String[] args) {Random rand = new Random(47);int i = rand.nextInt();int j = rand.nextInt();printBinaryInt("-1", -1);printBinaryInt("+1", +1);int maxpos = 2147483647;printBinaryInt("maxpos", maxpos);int maxneg = -2147483648;printBinaryInt("maxneg", maxneg);printBinaryInt("i", i);printBinaryInt("~i", ~i);printBinaryInt("-i", -i);printBinaryInt("j", j);printBinaryInt("i & j", i & j);printBinaryInt("i | j", i | j);printBinaryInt("i ^ j", i ^ j);printBinaryInt("i << 5", i << 5);printBinaryInt("i >> 5", i >> 5);printBinaryInt("(~i) >> 5", (~i) >> 5);printBinaryInt("i >>> 5", i >>> 5);printBinaryInt("(~i) >>> 5", (~i) >>> 5);long l = rand.nextLong();long m = rand.nextLong();printBinaryLong("-1L", -1L);printBinaryLong("+1L", +1L);long ll = 9223372036854775807L;printBinaryLong("maxpos", ll);long lln = -9223372036854775808L;printBinaryLong("maxneg", lln);printBinaryLong("l", l);printBinaryLong("~l", ~l);printBinaryLong("-l", -l);printBinaryLong("m", m);printBinaryLong("l & m", l & m);printBinaryLong("l | m", l | m);printBinaryLong("l ^ m", l ^ m);printBinaryLong("l << 5", l << 5);printBinaryLong("l >> 5", l >> 5);printBinaryLong("(~l) >> 5", (~l) >> 5);printBinaryLong("l >>> 5", l >>> 5);printBinaryLong("(~l) >>> 5", (~l) >>> 5);}static void printBinaryInt(String s, int i) {System.out.println(s + ", int: " + i + ", binary:\n " +Integer.toBinaryString(i));}static void printBinaryLong(String s, long l) {System.out.println(s + ", long: " + l + ", binary:\n " +Long.toBinaryString(l));}}/* 输出(前32行):-1, int: -1, binary:11111111111111111111111111111111+1, int: 1, binary:1maxpos, int: 2147483647, binary:1111111111111111111111111111111maxneg, int: -2147483648, binary:10000000000000000000000000000000i, int: -1172028779, binary:10111010001001000100001010010101~i, int: 1172028778, binary:1000101110110111011110101101010-i, int: 1172028779, binary:1000101110110111011110101101011j, int: 1717241110, binary:1100110010110110000010100010110i & j, int: 570425364, binary:100010000000000000000000010100i | j, int: -25213033, binary:11111110011111110100011110010111i ^ j, int: -595638397, binary:11011100011111110100011110000011i << 5, int: 1149784736, binary:1000100100010000101001010100000i >> 5, int: -36625900, binary:11111101110100010010001000010100(~i) >> 5, int: 36625899, binary:10001011101101110111101011i >>> 5, int: 97591828, binary:101110100010010001000010100(~i) >>> 5, int: 36625899, binary:10001011101101110111101011...*/
程序末尾有两个方法:printBinaryInt() 和 printBinaryLong()。它们分别接受 int 类型和 long 类型的参数,然后输出其二进制格式,并附有说明文字。上面的示例不但演示了 int 和 long 的所有按位操作,还展示了 int 和 long 的最小值、最大值、正 1 值和负 1 值的二进制形式,这样你就可以了解它们大概的样子。注意最高位表示符号:0 表示正,1 表示负。可以参考上面示例中int部分的输出。
数字的二进制表示形式被称为 “有符号的二进制补码”。
