移位运算符 · 《Java 编程思想》第五版

## [移位运算符](https://lingcoder.gitee.io/onjava8/#/book/04-Operators?id=%e7%a7%bb%e4%bd%8d%e8%bf%90%e7%ae%97%e7%ac%a6) 移位运算符面向的运算对象也是二进制的“位”。它们只能用于处理整数类型（基本类型的一种）。左移位运算符`<<`能将其左边的运算对象向左移动右侧指定的位数（在低位补 0）。右移位运算符`>>`则相反。右移位运算符有“正”、“负”值：若值为正，则在高位插入 0；若值为负，则在高位插入 1。Java 也添加了一种“不分正负”的右移位运算符（>>>），它使用了“零扩展”（zero extension）：无论正负，都在高位插入 0。这一运算符是 C/C++ 没有的。如果移动**char**、**byte**或**short**，则会在移动发生之前将其提升为**int**，结果为**int**。仅使用右值（rvalue）的 5 个低阶位。这可以防止我们移动超过**int**范围的位数。若对一个**long**值进行处理，最后得到的结果也是**long**。移位可以与等号`<<=`或`>>=`或`>>>=`组合使用。左值被替换为其移位运算后的值。但是，问题来了，当无符号右移与赋值相结合时，若将其与**byte**或**short**一起使用的话，则结果错误。取而代之的是，它们被提升为**int**型并右移，但在重新赋值时被截断。在这种情况下，结果为 -1。下面是代码示例： ~~~ // operators/URShift.java // 测试无符号右移 public class URShift { public static void main(String[] args) { int i = -1; System.out.println(Integer.toBinaryString(i)); i >>>= 10; System.out.println(Integer.toBinaryString(i)); long l = -1; System.out.println(Long.toBinaryString(l)); l >>>= 10; System.out.println(Long.toBinaryString(l)); short s = -1; System.out.println(Integer.toBinaryString(s)); s >>>= 10; System.out.println(Integer.toBinaryString(s)); byte b = -1; System.out.println(Integer.toBinaryString(b)); b >>>= 10; System.out.println(Integer.toBinaryString(b)); b = -1; System.out.println(Integer.toBinaryString(b)); System.out.println(Integer.toBinaryString(b>>>10)); } } ~~~ 输出结果： ~~~ 11111111111111111111111111111111 1111111111111111111111 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111111111111111111111111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 1111111111111111111111 ~~~ 在上例中，结果并未重新赋值给变量**b**，而是直接打印出来，因此一切正常。下面是一个涉及所有位运算符的代码示例： ~~~ // operators/BitManipulation.java // 使用位运算符 import java.util.*; 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) { System.out.println( s + ", int: " + i + ", binary:\n " + Integer.toBinaryString(i)); } static void printBinaryLong(String s, long l) { System.out.println( s + ", long: " + l + ", binary:\n " + Long.toBinaryString(l)); } } ~~~ 输出结果（前 32 行）： ~~~ -1, int: -1, binary: 11111111111111111111111111111111 +1, int: 1, binary: 1 maxpos, int: 2147483647, binary: 1111111111111111111111111111111 maxneg, int: -2147483648, binary: 10000000000000000000000000000000 i, int: -1172028779, binary: 10111010001001000100001010010101 ~i, int: 1172028778, binary: 1000101110110111011110101101010 -i, int: 1172028779, binary: 1000101110110111011110101101011 j, int: 1717241110, binary: 1100110010110110000010100010110 i & j, int: 570425364, binary: 100010000000000000000000010100 i | j, int: -25213033, binary: 11111110011111110100011110010111 i ^ j, int: -595638397, binary: 11011100011111110100011110000011 i << 5, int: 1149784736, binary: 1000100100010000101001010100000 i >> 5, int: -36625900, binary: 11111101110100010010001000010100 (~i) >> 5, int: 36625899, binary: 10001011101101110111101011 i >>> 5, int: 97591828, binary: 101110100010010001000010100 (~i) >>> 5, int: 36625899, binary: 10001011101101110111101011 ... ~~~ 结尾的两个方法`printBinaryInt()`和`printBinaryLong()`分别操作一个**int**和**long**值，并转换为二进制格式输出，同时附有简要的文字说明。除了演示**int**和**long**的所有位运算符的效果之外，本示例还显示**int**和**long**的最小值、最大值、+1 和 -1 值，以便我们了解它们的形式。注意高位代表符号：0 表示正，1 表示负。上面显示了**int**部分的输出。以上数字的二进制表示形式是带符号的补码（2's complement）。