複習筆記5 位運算符 以及位移超出整數類型邊界的回滾原理

public class Test6
{
	public static void main(String[] args)
	{
		//位運算符
		// << 左移運算符
		//5 的二進制是 0000 0101
		//左移一位的話0000 1010
		//5 左移一位是10，是不是相當於5*2
		System.out.println(5 << 1);
		//3左移一位正好是6
		System.out.println(3 << 1);
		//3左移兩位是12，也就是*4
		System.out.println(3 << 2);
		//對比下，其實這個表達式跟上方的位移的結果
		//是一致的，運算效率上卻要慢很多，這裏只是
		//描述下，左移相當於乘上2的幾次冪
		System.out.println((int)(3 * Math.pow(2, 2)));
		//下邊發現左移0和32還是5，爲什麼呢？
		System.out.println(5 << 0);
		System.out.println(5 << 32);
		//木哈哈，這個絕對大殺器，爲什麼-1是31，-2是30？
		System.out.println(5 << -1);
		System.out.println("====================================>");
		
		//打印一下x的位移情況，發現左移32位，x還是
		//原值，爲什麼會這樣？
		//分析下最後幾行，發現，並不是逐位補位的，
		//最後一行的像突然插進去的一樣。
		int x = 7;
		for (int shift = 0; shift <= 32; shift++)
        {
	        System.out.println(getIntegerToBinary(x << shift));
        }
		System.out.println("====================================>");
		//到這裏可以看見，貌似從32開始，又開始像0-31
		//那樣子逐位位移了，到第64次的時候又會在繼續
		//這看起來是不是像模運算呢？
		//其實這不難理解，比如沒有這個現象的話，咱就單
		//說位移，32位之後就都是0了吧，顯然沒有意義，
		//對於一個int的有效位移次數僅是0-31
		System.out.println(getIntegerToBinary(x << 33));
		System.out.println("====================================>");
		//事實證明，猜想是對的，但問題是，真的是這樣？
		//模運算是很慢的，如果真是這樣，位移操作還能比
		//乘法快？
		for (int shift = 0; shift <= 32; shift++)
        {
	        System.out.println(getIntegerToBinary(x << shift % 32));
        }
		System.out.println("====================================>");
		//既然有效位移次數是0-31，那麼31的2進制是什麼？
		//是11111五個一，咱是不是只需要拿到位移次數的
		//低五位就可以了？你可以打印下0-64的2進制，看看
		//後5位是什麼情況
		//如果這個實在難以理解，你就當成是32進制，每次取
		//這個數的32進制的個位數
		for (int shift = 0, mask = 0x0000001f; shift <= 32; shift++)
        {
	        System.out.println(getIntegerToBinary(x << (shift & mask)));
        }
		System.out.println("====================================>");
		//這個眼熟不？如果 % 的方式是對的？左移-1位你怎麼
		//解釋？當然你理解成0相當於32，-1相當於31這是可以
		//但是，你怎麼解釋-1和31的關係？有什麼證據？
		//總不能說-1%32是31，那還不讓人笑掉大牙？
		//-1 & 0x0000001f是多少？取後五位正好是31
		System.out.println(getIntegerToBinary(x << (-1 % 32)));
		System.out.println(getIntegerToBinary(x << (-1 & 0x0000001f)));
		//將上邊的兩行化簡，最後就是這樣的了，結果一樣，那
		//也就是說-1被處理，跟%沒有一毛錢關係，問題發生在
		//-1怎麼變成31，呵呵，已經很明顯了吧？
		System.out.println(getIntegerToBinary(x << -1));
		System.out.println(getIntegerToBinary(x << 31));
		System.out.println("====================================>");

		//這個足夠看出來3種位移方式的區別了
		//至於？的運算符，+ ^ |三種都行
		//就是個孔雀開屏而已
		for (int shift = 1; shift < Integer.SIZE; shift++)
        {
			System.out.print(getIntegerToBinary(-1 << shift));
			System.out.print(" ? " + getIntegerToBinary(-1 >>> Integer.SIZE - shift));
			System.out.println(" = " +getIntegerToBinary(-1 >> shift));
	        
        }
		System.out.println("====================================>");
		//上邊的另外一種實現方式
		int a = -1;
		for (int i =1;i<32; i++)
		{        
            a=a<<1;
            System.out.println(getIntegerToBinary(a)+" ^ "
                                   +getIntegerToBinary(~a)+" = "
                                   +getIntegerToBinary(a+~a));
		}        
		System.out.println("====================================>");

	}
	
	public static final String DEFAULT_INT_ZERO = "00000000000000000000000000000000";
	public static final String getIntegerToBinary(int value)
	{
		String binary = Integer.toBinaryString(value);
		int length = Integer.SIZE - binary.length();
		return DEFAULT_INT_ZERO.substring(0, length) + binary;
	}

}