Day9-29.Shift operators

移位操作符

移位操作符操作的运算对象也是二进制的

移位操作符只可用来处理整数类型(基本类型的一种)。

左移位操作符(<<)能按照操作符右侧制定的位数将操作符左边的操作数向左移动(在低位补0)。

“有符号”右移位操作符(>>)则按照操作符右侧制定的位数将操作符左边的操作数向右移动。

“有符号”右移位操作符使用“符号扩展”:若符号为正,则在高位插入0;若符号位负,则在高位插入1.

Java中增加了一种“无符号”右移位操作符(>>>),它使用“零扩展”:无论正负,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处理,name在移位进行之前,它们会被转换成int类型,

并且得到的结果也是一个int类型的值。只有数值有段的低5位才有用。

这样可防止我们移位超过int型值所具有的位数。(因为2的5次方位32,而int型值只有32位。)

若对一个long类型的数值进行处理,最后得到的结果也是long。

此时只会用到数值右端的低6位,以防止移位超过long型数值具有的位数。

“移位”可与“等号”(<<=或>>=或>>>=)组合使用。

此时,操作符左边的值会移动由右边的值指定的位数,再将得到的结果赋给左边的变量。

但在进行“无符号”右移位结合赋值操作时,可能会遇到一个问题:如果对byte或short值进行这样的移位运算,

得到的可能不是正确的结果。

它们会先被转换成int类型,再进行右移操作,然后被截断,赋值给原来的类型。在这种情况下可能得到-1的结果。

下面这个例子演示了这种情况:

//: operators/URShift.java
// Test of unsigned right shift.
import static net.mindview.util.Print.*;

public class URShift {
  public static void main(String[] args) {
    int i = -1;
    print(Integer.toBinaryString(i));
    i >>>= 10;
    print(Integer.toBinaryString(i));
    long l = -1;
    print(Long.toBinaryString(l));
    l >>>= 10;
    print(Long.toBinaryString(l));
    short s = -1;
    print(Integer.toBinaryString(s));
    s >>>= 10;
    print(Integer.toBinaryString(s));
    byte b = -1;
    print(Integer.toBinaryString(b));
    b >>>= 10;
    print(Integer.toBinaryString(b));
    b = -1;
    print(Integer.toBinaryString(b));
    print(Integer.toBinaryString(b>>>10));
  }
} /* Output:
11111111111111111111111111111111
1111111111111111111111
1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
111111111111111111111111111111111111111111111111111111
11111111111111111111111111111111
11111111111111111111111111111111
11111111111111111111111111111111
11111111111111111111111111111111
11111111111111111111111111111111
1111111111111111111111
*///:~


在最后一个移位运算中,结果没有赋给b,而是直接打印出来,所以其结果是正确的。

下面这个例子向大家阐释了如何应用涉及“按位”操作的所有操作符:

//: operators/BitManipulation.java
// Using the bitwise operators.
import java.util.*;
import static net.mindview.util.Print.*;

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) {
    print(s + ", int: " + i + ", binary:\n   " +
      Integer.toBinaryString(i));
  }
  static void printBinaryLong(String s, long l) {
    print(s + ", long: " + l + ", binary:\n    " +
      Long.toBinaryString(l));
  }
} /* Output:
-1, int: -1, binary:
   11111111111111111111111111111111
+1, int: 1, binary:
   1
maxpos, int: 2147483647, binary:
   111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
maxneg, int: -2147483648, binary:
   1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
i, int: -1172028779, binary:
   1011 1010 0010 0100 0100 0010 1001 0101
~i, int: 1172028778, binary:
   100 0101 1101 1011 1011 1101 0110 1010
-i, int: 1172028779, binary:
   100 0101 1101 1011 1011 1101 0110 1011
j, int: 1717241110, binary:
   110 0110 0101 1011 0000 0101 0001 0110
i & j, int: 570425364, binary:
   10 0010 0000 0000 0000 0000 0001 0100
i | j, int: -25213033, binary:
   1111 1110 0111 1111 0100 0111 1001 0111
i ^ j, int: -595638397, binary:
   1101 1100 0111 1111 0100 0111 1000 0011
i << 5, int: 1149784736, binary:
   100 0100 1000 1000 0101 0010 1010 0000
i >> 5, int: -36625900, binary:
   1111 1101 1101 0001 0010 0010 0001 0100
(~i) >> 5, int: 36625899, binary:
   10 0010 1110 1101 1101 1110 1011
i >>> 5, int: 97591828, binary:
   1011 101 0001 0010 0010 0001 0100
(~i) >>> 5, int: 36625899, binary:
   10 0010 1110 1101 1101 1110 1011
...
*///:~



程序末尾调用了两个方法:printBinaryInt()和printBinaryLong().

它们分别接受int或long型的参数,并用二进制格式输出,同时附有简要的说明文字。

上面的例子还展示了对int和long的所有按位操作符的作用,还展示了int和long的最大值、最小值、+1和-1值,

以及它们的二进制形式,以使大家了解它们在机器中的具体形式。

注意最高位表示符号:0为正,1为负。

关于int部分的输出正如上面所示。

数字的二进制表示形式成为“有符号的二进制补码”。

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