按位邏輯操作符那些事兒

title: 按位邏輯操作符那些事兒

date: 2017-02-24

tag: java

按位操作符運算符概述

在java底層裡面，用到了很多這種符号，不對這些按位邏輯符号弄清楚，不容易看懂jdk源碼，這裡對按位符号做一個簡單的梳理

運算符	用法	描述
按位與（ AND）	a & b	對于每一個比特位，隻有兩個操作數相應的比特位都是1時，結果才為1，否則為0。
按位或（OR）	a | b	對于每一個比特位，當兩個操作數相應的比特位至少有一個1時，結果為1，否則為0。
按位異或（XOR）	a ^ b	對于每一個比特位，當兩個操作數相應的比特位有且隻有一個1時，結果為1，否則為0。
按位非（NOT）	~ a	反轉操作數的比特位，即0變成1，1變成0。
左移（L）	a << b	将 a 的二進制形式向左移 b (< 32) 比特位，右邊用0填充。
有符号右移	a >> b	将 a 的二進制表示向右移 b (< 32) 位，丢棄被移出的位。
無符号右移	a >>> b	将 a 的二進制表示向右移 b (< 32) 位，丢棄被移出的位，并使用 0 在左側填充。

這裡注意，java裡面沒有無符号左移，因為無符号左移<<<和左移<<是一樣的概念

按位邏輯操作符

& (按位與)

對每對比特位執行與（AND）操作。隻有 a 和 b 都是 1 時，a AND b 才是 1。與操作的真值表如下：

a	b	a AND b
1
1
1	1	1

上代碼：

@Test
public void testAnweiyu(){
    //按位與,1與0位0,1與1為1,0與0為0
    int a= & ;
    toBinaryOutPut(,"&",);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果：
 & 
====
           

| (按位或)

對每一對比特位執行或（OR）操作。如果 a 或 b 為 1，則

a

OR

b

結果為 1。或操作的真值表：

a	b	a OR b
1	1
1	1
1	1	1

@Test
public void testAnweiHuo(){
    //按位或,1或0為1,0或0為0,1或1為1
    int a= | ;
    toBinaryOutPut(,"|",);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果
 | 
====
           

^ (按位異或)

對每一對比特位執行異或（XOR）操作。當 a 和 b 不相同時，

a

XOR

b

的結果為 1。異或操作真值表：

a	b	a XOR b
1	1
1	1
1	1

@Test
    public void testAnweiYiHuo(){
        int a= ^ ;
        toBinaryOutPut(,"^",);
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
    }
結果
 ^ 
====
           

~ (按位非)

對每一個比特位執行非（NOT）操作。NOT

a

結果為 a 的反轉（即反碼）。非操作的真值表：

a	NOT a
1
1

@Test
public void testAnweiFei(){
    int a=~;
    System.out.println(Integer.toBinaryString());
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果

====-
           

按位移動操作符

<<有符号左移

該操作符會将第一個操作數向左移動指定的位數。向左被移出的位被丢棄，右側用 0 補充

在數字 x 上左移 y 比特得到 x * 2y

上代碼

@Test
public void testLeftMove(){
    int a=<<;//9左移動2位
    toBinaryOutPut(,"<<",);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果：
 << 
====
           

>>有符号右移

該操作符會将第一個操作數向右移動指定的位數。向右被移出的位被丢棄，拷貝最左側的位以填充左側。由于新的最左側的位總是和以前相同，符号位沒有被改變。是以被稱作“符号傳播”。

例如，

9 >> 2

得到 2

@Test
public void testRightMove(){
    int a=>>;//9右邊移動2位
    toBinaryOutPut(,">>",);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果：
 >> 
====
           

>>>無符号右移

該操作符會将第一個操作數向右移動指定的位數。向右被移出的位被丢棄，左側用0填充。因為符号位變成了 0，是以結果總是非負的。（譯注：即便右移 0 個比特，結果也是非負的。）

對于非負數，有符号右移和無符号右移總是傳回相同的結果。例如，

9 >>> 2

得到 2 和

9 >> 2

相同

但是對于負數卻不盡相同。

-9 >>> 2

産生 1073741821 這和

-9 >> 2

不同：

上代碼：

@Test
public void testNoSignRightMove(){
    int a=->>>;//9無符号右移動2位
    toBinaryOutPut(-,">>>",);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
結果：
 >>> 
====
           

提問時間如下：

• 首先負數的二進制為什麼是這樣的？

  在計算機中，負數以其正值的補碼形式表達，将二進制數按位取反，所得的新二進制數稱為原二進制數的反碼，然後反碼+1就是補碼了

  例如：9的原碼是00000000 00000000 00000000 00001001

  ​ 反碼是11111111 11111111 11111111 11110110

  ​ 補碼是11111111 11111111 11111111 11110111

  是以-9是這樣的

• int在計算機中存儲的是4位元組，是以有32位，是以這麼長，前面正數是因為把前面的0省略了
• 那麼有符号右移和無符号右移有什麼差別呢？

  一個是copy最左側的位來填充，一個是用0來填充，是以無符号右移總是一個正數