java位运算符详细推算过程

2021-12-12 531 阅读3分钟

前言

开始之前，先回顾一下二进制原码、反码和补码之间的转换及计算机怎么处理二进制的。

二进制的最高位是符号位：0代表正数，1代表负数；
正数的原码，反码，补码都一样（三码合一）；
负数的反码=它的原码符号不变，其他位取反；
负数的补码=它的反码+1（负数的反码=负数的补码-1）；
0的反码、补码都是0；
Java没有无符号数；
在计算机底层运算的时候，都是以补码的方式来运算的；
当我们看运算结果的时候，看的是它的原码。

位运算符

按位与&：两位全为1，结果为1，否则为0；
按位或|：两位至少一个为1，则为1，否则为0；
按位异或^：两位不同，则为1，相同为0；
按位取反~：0->1,1->0；
算术右移>>：低位溢出，符号位不变，并用符号位补溢出的高位；
算术左移<<：符号位不变，低位补0；
逻辑右移（无符号右移）>>>：低位溢出，高位补0。（注意没有<<<）

运算推算

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(1>>2);//0
        }
}

1>>2，1算术右移：低位溢出，符号位不变，并用符号位补溢出的高位(注意：计算机操作的始终是补码)
正数的三码合一，1的补码：00000000 00000000 00000000 00000001
1>>2的原码： 00000000 00000000 00000000 00000000--溢出01
结果为0，其实相当于把1/2/2,商就是结果0

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(-1>>2);//-1
        }
}

-1的原码：10000000 00000000 00000000 00000001
-1的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
用符号位即1补溢出的高位，-1>>2的补码： 11111111 11111111 11111111 11111111--溢出11
-1>>2的反码： 11111111 11111111 11111111 11111110
-1>>2的原码： 10000000 00000000 00000000 00000001
结果为-1

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(1<<2);//4
        }
}

1<<2 1算术左移：符号位不变，低位补0
1的原码：00000000 00000000 00000000 00000001
1<<2： 00000000 00000000 00000000 00000100
结果为4，相当于122

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(-1<<2);//-4
        }
}

-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
算术左移：符号位不变，低位补0
-1<<2的补码：11111111 11111111 11111111 11111100
-1<<2的反码：11111111 11111111 11111111 11111011
-1<<2的原码：10000000 00000000 00000000 00000100
结果为-4,相当于-1*2 *2

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(1>>>2);//0
        }
}

逻辑右移（无符号右移）>>>：低位溢出，高位补0（无<<<符号）
1的补码：00000000 00000000 00000000 00000001
1>>>2的补码即原码：00000000 00000000 00000000 00000000--溢出01
结果为0

public class BitOperator02 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(-1>>>2);//1073741823
        }
}

-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
-1>>>2的补码（即原码）：00111111 11111111 11111111 11111111--溢出11（变正数了，三码合一，这个即是原码）
结果为1073741823

结语

特别需要注意的是：逻辑右移也就是无符号右移的时候，因为是使用0来补高位的，所以始终会是正数，根据三码合一原则，就可以知道变化后的补码即是原码。

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