Java的位运算符详解实例——与（&）、非（~）、或（|）、异或（^）

Java中的运算符（操作符）

    程序的基本功能是处理数据，任何编程语言都有自己的运算符。因为有了运算符，程序员才写出表达式，实现各种运算操作，实现各种逻辑要求。

   为实现逻辑和运算要求，编程语言设置了各种不同的运算符，且有优先级顺序，所以有的初学者使用复杂表达式的时候搞不清楚。这里详细介绍一下Java中的运算符。

    Java运算符很多，下面按优先顺序列出了各种运算符。

优先级运算符分类结合顺序运算符由

高

到

低

分隔符左结合.    []     ( )     ;      ,一元运算符右结合!  ++     --     -   ~

算术运算符

移位运算符

左结合*     /      %    +     -      <<   >>   >>>关系运算符左结合<     >     <=   >=   instanceof(Java 特有)   = =  !=逻辑运算符左结合! &&  ||  ~  &  |  ^ 三目运算符右结合布尔表达式?表达式1:表达式2赋值运算符右结合=  *=     /=  %=   +=   -=    <<= >>= >>>=  &=  *=  |=

一、一元运算符

    因操作数是一个，故称为一元运算符。

运算符含义例子-改变数值的符号，取反-x（-1*x）~逐位取反，属于位运算符~x++自加1x++--自减1x--

++x 因为++在前，所以先加后用。 x++ 因为++在后，所以先用后加。

注意：a+ ++b和a+++b是不一样的（因为有一个空格）。

  int a=10;   int b=10;   int sum=a+ ++b;   System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum); 运行结果是： a=10,b=11,sum=21

  int a=10;   int b=10;   int sum=a+++b;   System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum); 运行结果是：a=11,b=10,sum=20

9 二进制 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

取反 ~9 补码bai 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 反码 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 原码 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 = -10

二、算术运算符

    所谓算术运算符，就是数学中的加、减、乘、除等运算。因算术运算符是运算两个操作符，故又称为二元运算符。

运算符含义例子+加法运算x+y-减法运算x-y*乘法运算x*y/除法运算x/y%取模运算（求余运算）x%y

    这些操作可以对不同类型的数字进行混合运算，为了保证操作的精度，系统在运算过程中会做相应的转化。数字精度的问题，我们在这里不再讨论。下图中展示了运算过程中，数据自动向上造型的原则。

    注：1、实线箭头表示没有信息丢失的转换，也就是安全性的转换，虚线的箭头表示有精度损失的转化，也就是不安全的。       2、当两个操作数类型不相同时，操作数在运算前会子松向上造型成相同的类型，再进行运算。

示例如下：

运行结果如下：

5+5.0=10.0 5-5.0=0.0 5*5.0=25.0 22/5=4 22%5=2 22/5.0=4.4 22%5.0=2.0

三、移位运算符

   移位运算符操作的对象就是二进制的位，可以单独用移位运算符来处理int型整数。

运算符含义例子<<左移运算符，将运算符左边的对象向左移动运算符右边指定的位数（在低位补0）x<<3>>"有符号"右移运算 符，将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。使用符号扩展机制，也就是说，如果值为正，则在高位补0，如果值为负，则在高位补1.x>>3>>>"无符号"右移运算 符，将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。采用0扩展机制，也就是说，无论值的正负，都在高位补0.x>>>3

以int类型的6297为例，代码如下：

System.out.println(Integer.toBinaryString(6297)); System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297)); System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>5)); System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>5)); System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>>5)); System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>>5)); System.out.println(Integer.toBinaryString(6297<<5)); System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297<<5));

运行结果：

1100010011001 11111111111111111110011101100111 11000100 11111111111111111111111100111011 11000100 111111111111111111100111011 110001001100100000 11111111111111001110110011100000

注：x<<y 相当于 x*2y ；x>>y相当于x/2y     从计算速度上讲，移位运算要比算术运算快。     如果x是负数，那么x>>>3没有什么算术意义，只有逻辑意义。

四、关系运算符

Java具有完备的关系运算符，这些关系运算符同数学中的关系运算符是一致的。具体说明如下：

运算符含义例子<小于x<y>大于x>y<=小于等于x<=y>=大于等于x>=y==等于x==y!=不等于x!=y

instanceof操作符用于判断一个引用类型所引用的对象是否是一个类的实例。操作符左边的操作元是一个引用类型，右边的操作元是一个类名或者接口，形式如下：

obj instanceof ClassName      或者    obj instanceof InterfaceName

关系运算符产生的结果都是布尔型的值，一般情况下，在逻辑与控制中会经常使用关系运算符，用于选择控制的分支，实现逻辑要求。

需要注意的是：关系运算符中的"=="和"!="既可以操作基本数据类型，也可以操作引用数据类型。操作引用数据类型时，比较的是引用的内存地址。所以在比较非基本数据类型时，应该使用equals方法。

五、逻辑运算符

逻辑非关系值表 A!Atruefalse

false

true

 

逻辑与关系值表 ABA&&Bfalsefalsefalsetruefalsefalsefalsetruefalsetruetruetrue

 

逻辑或关系值表 ABA||Bfalsefalsefalsetruefalsetruefalsetrue   true truetruetrue

 

在运用逻辑运算符进行相关的操作，就不得不说“短路”现象。代码如下：

if(1==1 && 1==2 && 1==3){  }

代码从左至右执行，执行第一个逻辑表达式后：true && 1==2 && 1==3 执行第二个逻辑表达式后：true && false && 1==3 因为其中有一个表达式的值是false，可以判定整个表达式的值是false，就没有必要执行第三个表达式了，所以java虚拟机不执行1==3代码，就好像被短路掉了。

逻辑或也存在“短路”现象，当执行到有一个表达式的值为true时，整个表达式的值就为true，后面的代码就不执行了。 “短路”现象在多重判断和逻辑处理中非常有用。我们经常这样使用：

 

如果str为null，那么执行str.trim().length()就会报错，短路现象保证了我们的代码能够正确执行。 在书写布尔表达式时，首先处理主要条件，如果主要条件已经不满足，其他条件也就失去了处理的意义。也提高了代码的执行效率。

位运算是对整数的二进制位进行相关操作，详细运算如下：

 

非位运算值表 A~A10

  0 

1

 

与位运算值表 ABA&B111100010000

 

或位运算值表 ABA | B111101011000

 

异或位运算值表 ABA&B110101011000

示例如下：

int a=15; int b=2; System.out.println(a+"&"+b+"="+(a&b)); System.out.println(a+"|"+b+"="+(a|b)); System.out.println(a+"^"+b+"="+(a^b));

运算结果如下：

15&2=2 15|2=15 15^2=13

程序分析：

a111115b00102a&b00102a|b111115a^b110113

按位运算属于计算机低级的运算，现在我们也不频繁的进行这样的低级运算了。

六、三目运算符

 三目运算符是一个特殊的运算符，它的语法形式如下：

布尔表达式？表达式1：表达式2

运算过程：如果布尔表达式的值为true，就返回表达式1的值，否则返回表达式2的值，例如：

int sum=90; String str=sum<100 ? "失败" : "成功";

等价于下列代码：

String str=null; if(num<100){   str="失败"; }else{   str="成功"; }

三目运算符和if……else语句相比，前者使程序代码更加简洁。

七、赋值运算符

赋值运算符是程序中最常用的运算符了，示例如下：

运算符例子含义+=x+=yx=x+y-=x-=yx=x-y*=x*=yx=x*y/=x/=yx=x/y%=x%=yx=x%y>>=x>>=yx=x>>y>>>=a>>>=yx=x>>>y<<=a<<=yx=x<<y&=x&=yx=x&y|=x|=yx=x|y^=x^=yx=x^y

大家可以根据自己的喜好选择合适的运算符。

补充：

字符串运算符： + 可以连接不同的字符串。

转型运算符： （） 可以将一种类型的数据或对象，强制转变成另一种类型。如果类型不相容，会报异常出来。