移位運算符 · 《Java 編程思想》第五版

## [移位運算符](https://lingcoder.gitee.io/onjava8/#/book/04-Operators?id=%e7%a7%bb%e4%bd%8d%e8%bf%90%e7%ae%97%e7%ac%a6) 移位運算符面向的運算對象也是二進制的“位”。它們只能用于處理整數類型（基本類型的一種）。左移位運算符`<<`能將其左邊的運算對象向左移動右側指定的位數（在低位補 0）。右移位運算符`>>`則相反。右移位運算符有“正”、“負”值：若值為正，則在高位插入 0；若值為負，則在高位插入 1。Java 也添加了一種“不分正負”的右移位運算符（>>>），它使用了“零擴展”（zero extension）：無論正負，都在高位插入 0。這一運算符是 C/C++ 沒有的。如果移動**char**、**byte**或**short**，則會在移動發生之前將其提升為**int**，結果為**int**。僅使用右值（rvalue）的 5 個低階位。這可以防止我們移動超過**int**范圍的位數。若對一個**long**值進行處理，最后得到的結果也是**long**。移位可以與等號`<<=`或`>>=`或`>>>=`組合使用。左值被替換為其移位運算后的值。但是，問題來了，當無符號右移與賦值相結合時，若將其與**byte**或**short**一起使用的話，則結果錯誤。取而代之的是，它們被提升為**int**型并右移，但在重新賦值時被截斷。在這種情況下，結果為 -1。下面是代碼示例： ~~~ // operators/URShift.java // 測試無符號右移 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)); } } ~~~ 輸出結果： ~~~ 11111111111111111111111111111111 1111111111111111111111 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111111111111111111111111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111 1111111111111111111111 ~~~ 在上例中，結果并未重新賦值給變量**b**，而是直接打印出來，因此一切正常。下面是一個涉及所有位運算符的代碼示例： ~~~ // operators/BitManipulation.java // 使用位運算符 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)); } } ~~~ 輸出結果（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 ... ~~~ 結尾的兩個方法`printBinaryInt()`和`printBinaryLong()`分別操作一個**int**和**long**值，并轉換為二進制格式輸出，同時附有簡要的文字說明。除了演示**int**和**long**的所有位運算符的效果之外，本示例還顯示**int**和**long**的最小值、最大值、+1 和 -1 值，以便我們了解它們的形式。注意高位代表符號：0 表示正，1 表示負。上面顯示了**int**部分的輸出。以上數字的二進制表示形式是帶符號的補碼（2's complement）。