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位运算符

Java定义了位运算符,应用于整数类型(int),长整型(long),短整型(short),字符型(char),和字节型(byte)等类型。

位运算符作用在所有的位上,并且按位运算。假设a = 60,b = 13;它们的二进制格式表示将如下:

A = 0011 1100
B = 0000 1101
-----------------
A&B = 0000 1100
A | B = 0011 1101
A ^ B = 0011 0001
~A= 1100 0011

下表列出了位运算符的基本运算,假设整数变量 A 的值为 60 和变量 B 的值为 13:

操作符 描述 例子
如果相对应位都是1,则结果为1,否则为0 (A&B),得到12,即0000 1100
| 如果相对应位都是 0,则结果为 0,否则为 1 (A | B)得到61,即 0011 1101
^ 如果相对应位值相同,则结果为0,否则为1 (A ^ B)得到49,即 0011 0001
按位取反运算符翻转操作数的每一位,即0变成1,1变成0。 (〜A)得到-61,即1100 0011
<<  按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数。 A << 2得到240,即 1111 0000
>>  按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数。 A >> 2得到15即 1111
>>>  按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移,移动得到的空位以零填充。 A>>>2得到15即0000 1111

kotlin的操作对照

shl(bits)            左移位 (Java’s <<)
shr(bits)            右移位 (Java’s >>)
ushr(bits)          无符号右移位 (Java’s >>>)
and(bits)           与  &
or(bits)             或   ||
xor(bits)           异或 ^
inv()                 反向 ~

实例

下面的简单示例程序演示了位运算符。复制并粘贴下面的Java程序并保存为Test.java文件,然后编译并运行这个程序:

Test.java 文件代码:

复制代码
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
     int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */ 
     int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
     int c = 0;
     c = a & b;       /* 12 = 0000 1100 */
     System.out.println("a & b = " + c );
 
     c = a | b;       /* 61 = 0011 1101 */
     System.out.println("a | b = " + c );
 
     c = a ^ b;       /* 49 = 0011 0001 */
     System.out.println("a ^ b = " + c );
 
     c = ~a;          /*-61 = 1100 0011 */
     System.out.println("~a = " + c );
 
     c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */
     System.out.println("a << 2 = " + c );
 
     c = a >> 2;     /* 15 = 1111 */
     System.out.println("a >> 2  = " + c );
  
     c = a >>> 2;     /* 15 = 0000 1111 */
     System.out.println("a >>> 2 = " + c );
  }
} 
复制代码

以上实例编译运行结果如下:

a & b = 12
a | b = 61
a ^ b = 49
~a = -61
a << 2 = 240
a >> 2  = 15
a >>> 2 = 15

整数格式化成二进制

    public static void main(String[] args) {
        int a = 0xff;
        String b = Integer.toBinaryString(a);
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);

    }

结果:

255
11111111

 十六进制所占字节

1个十六进制占4位(bit),1个字节(B)占8位(bit),所以一个十六进制占0.5个字节,即一个字节可以表示两个十六进制(2个十六进制 = 1个字节);
Java中各进制表示

int a = 0b12;  //0b开头为二进制数
int b = 012;    //0开头为八进制数
int c = 11;      //默认为十进制数
int d = 0x11;  //0x开头为十六进制数
注:0是阿拉伯数字不是字母

例子:

位运算记录多选状态

复制代码
    public static void main(String[] args) {
        final int TYPE_ONE = 1 << 0;
        final int TYPE_TWO = 1 << 1;
        final int TYPE_THREE = 1 << 2;

        int state = 0;
        state = state | TYPE_ONE;//添加
        state = state | TYPE_TWO;
        state = state | TYPE_THREE;
        state = state ^ TYPE_THREE;//去除
        String binaryString = Integer.toBinaryString(state);
        System.out.println("Current state=" + state);
        System.out.println("Binary string=" + binaryString);
        System.out.println((state & TYPE_ONE) == TYPE_ONE);
        System.out.println((state & TYPE_TWO) == TYPE_TWO);

    }
复制代码

byte转16进制字符串

复制代码
public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);
        String sTemp;
        for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {
            sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]); // 1111 1111 & bArray[i]
            if (sTemp.length() < 2)
                sb.append(0);
            sb.append(sTemp.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }
复制代码

 将两个字节拼接还原成有符号的整型数据

    public static int pinJie2ByteToInt(byte byte1, byte byte2) { 
        int result = byte1; 
        result = (result << 8) | (0x00FF & byte2);
        return result; 
    }

整型数据拆分为长度为2的字节数组,低8位存放在序号小的元素,高8位存放在序号大的元素中(小端存储)

public static byte[] chaiFenDataIntTo2Byte(int data) { 
        byte[] byteArray = new byte[2]; 
        byteArray[0] = (byte) data; 
        byteArray[1] = (byte) (data >> 8); 
        return byteArray; 
    }

负数的补码

负数的补码是为了解决二进制加法运算而指定的规则。 即在负数原码上反取后加1。

例如下面将-3补码操作 :

第一步

-3的 原码是 1000 0011   (高位是1表示负数)

第二步

然后通过~反取得到 1111 1100 (高位的1不变,其他反取, 可以将-3变成整数3然后反取)

第三步

在加1 得到 1111 1101 , 这个就是-3的补码

提炼下上述操作:

-3的补码计算过程(8位)

  1. 原码10000011(最高位为符号位)。

  2. 反码11111100(符号位不变,其他位取反)。

  3. 补码11111101(反码 + 1),即十进制的253。

代码上有两种补码操作

第一种

就是上面的正常思路:

        int a = -3;
        int b = Math.abs(a);
        int c = ~b;
        int d = c + 1;

第二种

是直接在负数加256 补码

        int a = -3;
        int b = a + 256;

解释下原理:

Java中整数运算本质是模运算,当数值范围溢出时自动“回环”。加256得到补码运用的是就是这个溢出。

-3 + 256 = 253, 而这个253的原码其实正好就是 -3的补码,即 1111 1101 

 

end

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