先预知识:
数据在计算机中是以二进制的形式进行存储的,而二进制在内存中是以补码的形式进行存储的。在介绍位运算之前,首先来看一下原码、反码和补码的概念。由于正数的原码、反码和补码的形式都是一样的,所以以下主要针对负数进行讲解。
原码:在数值前直接加一符号位的表示法。
反码:原码的数值位取反(0变1,1变0)。
补码:原码加1。
PS:已知补码,求原码。
分析:按照求负数补码的逆过程,可以采取补码减1再取反的思路。但是对于二进制来说,减1取反和取反加1的效果是一样的。所以仍然可以采用取反加1的方法来求得原码。
Java中的位运算符有:&(按位与)、|(按位或)、^(按位异或)、~(取反)、<<(左移)、>>(右移)、>>>(无符号右移).以int型数据为例介绍,占4个字节,32位:(以下1代表true,0代表false)
&(按位与):当两边操作数全为true时返回true,否则返回false
如,6&3=2,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
3 00000000 00000000 00000000 00000011
& -------------------------------------------------------
2 00000000 00000000 00000000 00000010
-6&3=2,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
3 00000000 00000000 00000000 00000011
& ---------------------------------------------------------
2 00000000 00000000 00000000 00000010
|(按位或):两边操作数只要有一边为true,结果就为true,只有当两边操作数全为false时才返回false
如,6|3=7,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
3 00000000 00000000 00000000 00000011
| ---------------------------------------------------------
7 00000000 00000000 00000000 00000111
-6|3=-5,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
3 00000000 00000000 00000000 00000011
| ----------------------------------------------------------
-5 10000000 00000000 00000000 00000101(原码,补码取反再加1)
^(按位异或):两边操作数相同就为false,不同则为true
如,6^3=5,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
3 00000000 00000000 00000000 00000011
^ ---------------------------------------------------------
5 00000000 00000000 00000000 00000101
-6^3=-7,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
3 00000000 00000000 00000000 00000011
^ ---------------------------------------------------------
-7 10000000 00000000 00000000 00000111(原码,补码取反再加1)
~(取反):二进制每一位取反,1变0,0变1
如:~6=-7,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
~ --------------------------------------------------------
-7 10000000 00000000 00000000 00000111(原码,补码取反再加1)
~(-6)=5,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
~ --------------------------------------------------------
5 00000000 00000000 00000000 00000101
<<(左移):所有位向左移动一位,相当于乘以2,低位用0补齐
如:6<<1=12,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
<< -----------------------------------------------------------
12 000000000 00000000 00000000 00001100
如:-6<<1=-12,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
<< ----------------------------------------------------------
-12 100000000 00000000 00000000 00001100(原码,补码取反再加1)
>>(右移):所有位向右移动一位,相当于除以2,高位按符号位补齐
如:6>>1=3,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
>> ---------------------------------------------------------
3 00000000 00000000 00000000 000000110
-6>>1=-3,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
>> ---------------------------------------------------------
-3 10000000 00000000 00000000 000000110
>>>(无符号右移):所有位向右移动一位,相当于除以2,高位用0补齐
如:6>>1=3,看步骤:
6 00000000 00000000 00000000 00000110
>>> ---------------------------------------------------------
3 00000000 00000000 00000000 000000110
-6>>>1=2147483645,看步骤:
-6 11111111 11111111 11111111 11111010(补码,原码取反再加1)
>>> -----------------------------------------------------------------
2147483645 01111111 11111111 11111111 111111010