按位逻辑操作符那些事儿

java

按位操作符运算符概述

在java底层里面，用到了很多这种符号，不对这些按位逻辑符号弄清楚，不容易看懂jdk源码，这里对按位符号做一个简单的梳理

运算符 用法 描述
按位与（ AND） a & b 对于每一个比特位，只有两个操作数相应的比特位都是1时，结果才为1，否则为0。
按位或（OR） `a \ b` 对于每一个比特位，当两个操作数相应的比特位至少有一个1时，结果为1，否则为0。
按位异或（XOR） a ^ b 对于每一个比特位，当两个操作数相应的比特位有且只有一个1时，结果为1，否则为0。
按位非（NOT） ~ a 反转操作数的比特位，即0变成1，1变成0。
左移（L） a << b 将 a 的二进制形式向左移 b (< 32) 比特位，右边用0填充。
有符号右移 a >> b 将 a 的二进制表示向右移b(< 32) 位，丢弃被移出的位。
无符号右移 a >>> b 将 a 的二进制表示向右移b(< 32) 位，丢弃被移出的位，并使用 0 在左侧填充。

这里注意，java里面没有无符号左移，因为无符号左移<<<和左移<<是一样的概念

按位逻辑操作符

& (按位与)

对每对比特位执行与（AND）操作。只有 a 和 b 都是 1 时，a AND b 才是 1。与操作的真值表如下：

a b a AND b
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

上代码：

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@Test
public void testAnweiyu(){
    //按位与,1与0位0,1与1为1,0与0为0
    int a=14 & 8;
    toBinaryOutPut(14,"&",8);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果：
1110 & 1000
1000====8

| (按位或)

对每一对比特位执行或（OR）操作。如果 a 或 b 为 1，则 a OR b 结果为 1。或操作的真值表：

a b a OR b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1 
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@Test
public void testAnweiHuo(){
    //按位或,1或0为1,0或0为0,1或1为1
    int a=14 | 8;
    toBinaryOutPut(14,"|",8);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果
1110 | 1000
1110====14

^ (按位异或)

对每一对比特位执行异或（XOR）操作。当 a 和 b 不相同时，a XOR b 的结果为 1。异或操作真值表：

a b a XOR b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0 
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 @Test
    public void testAnweiYiHuo(){
        int a=14 ^ 8;
        toBinaryOutPut(14,"^",8);
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
    }
结果
1110 ^ 1000
110====6

~ (按位非)

对每一个比特位执行非（NOT）操作。NOT a 结果为 a 的反转（即反码）。非操作的真值表：

a NOT a
0 1
1 0 
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@Test
public void testAnweiFei(){
    int a=~14;
    System.out.println(Integer.toBinaryString(14));
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果
1110
11111111111111111111111111110001====-15

按位移动操作符

<<有符号左移

该操作符会将第一个操作数向左移动指定的位数。向左被移出的位被丢弃，右侧用 0 补充

在数字 x 上左移 y 比特得到 x * 2y

上代码

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@Test
public void testLeftMove(){
    int a=9<<2;//9左移动2位
    toBinaryOutPut(9,"<<",2);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果：
1001 << 10
100100====36

>>有符号右移

该操作符会将第一个操作数向右移动指定的位数。向右被移出的位被丢弃，拷贝最左侧的位以填充左侧。由于新的最左侧的位总是和以前相同，符号位没有被改变。所以被称作“符号传播”。

例如， 9 >> 2 得到 2

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@Test
public void testRightMove(){
    int a=9>>2;//9右边移动2位
    toBinaryOutPut(9,">>",2);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果：
1001 >> 10
10====2

>>>无符号右移

该操作符会将第一个操作数向右移动指定的位数。向右被移出的位被丢弃，左侧用0填充。因为符号位变成了 0，所以结果总是非负的。（译注：即便右移 0 个比特，结果也是非负的。）

对于非负数，有符号右移和无符号右移总是返回相同的结果。例如， 9 >>> 2 得到 2 和 9 >> 2相同

但是对于负数却不尽相同。 -9 >>> 2 产生 1073741821 这和 -9 >> 2 不同：

上代码：

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@Test
public void testNoSignRightMove(){
    int a=-9>>>2;//9无符号右移动2位
    toBinaryOutPut(-9,">>>",2);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(a)+"===="+a);
}
结果：
11111111111111111111111111110111 >>> 10
111111111111111111111111111101====1073741821

提问时间如下：

  • 首先负数的二进制为什么是这样的？

    在计算机中，负数以其正值的补码形式表达，将二进制数按位取反，所得的新二进制数称为原二进制数的反码，然后反码+1就是补码了

    例如：9的原码是00000000 00000000 00000000 00001001

    ​ 反码是11111111 11111111 11111111 11110110

    ​ 补码是11111111 11111111 11111111 11110111

    所以-9是这样的

  • int在计算机中存储的是4字节，所以有32位，所以这么长，前面正数是因为把前面的0省略了

  • 那么有符号右移和无符号右移有什么区别呢？

    一个是copy最左侧的位来填充，一个是用0来填充，所以无符号右移总是一个正数

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