移位運算符面向的運算對象也是二進制的“位”。可單獨用它們處理整數類型(主類型的一種)。左移位運算符(<<)能將運算符左邊的運算對象向左移動運算符右側指定的位數(在低位補0)。“有符號”右移位運算符(>>)則將運算符左邊的運算對象向右移動運算符右側指定的位數。“有符號”右移位運算符使用了“符號擴展”: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“無符號”右移位運算符(>>>),它使用了“零擴展”:無論正負,都在高位插入0。這一運算符是C或C++沒有的。
若對char,byte或者short進行移位處理,那麼在移位進行之前,它們會自動轉換成一個int。只有右側的5個低位才會用到。這樣可防止我們在一個int數裡移動不切實際的位數。若對一個long值進行處理,最後得到的結果也是long。此時只會用到右側的6個低位,防止移動超過long值裡現成的位數。但在進行“無符號”右移位時,也可能碰到一個問題。若對byte或short值進行右移位運算,得到的可能不是正確的結果(Java 1.0和Java 1.1非凡突出)。它們會自動轉換成int類型,並進行右移位。但“零擴展”不會發生,所以在那些情況下會得到-1的結果。可用下面這個例子檢測自己的實現方案:
//: URShift.java
// Test of unsigned right shift
public class URShift {
public static void main(String[] args) {
int i = -1;
i >>>= 10;
System.out.println(i);
long l = -1;
l >>>= 10;
System.out.println(l);
short s = -1;
s >>>= 10;
System.out.println(s);
byte b = -1;
b >>>= 10;
System.out.println(b);
}
} ///:~
移位可與等號(<<=或>>=或>>>=)組合使用。此時,運算符左邊的值會移動由右邊的值指定的位數,再將得到的結果賦回左邊的值。
下面這個例子向大家闡示了如何應用涉及“按位”操作的所有運算符,以及它們的效果:
//: BitManipulation.java
// Using the bitwise operators
import java.util.*;
public class BitManipulation {
public static void main(String[] args) {
Random rand = new Random();
int i = rand.nextInt();
int j = rand.nextInt();
pBinInt("-1", -1);
pBinInt("+1", +1);
int maXPos = 2147483647;
pBinInt("maxpos", maxpos);
int maxneg = -2147483648;
pBinInt("maxneg", maxneg);
pBinInt("i", i);
pBinInt("~i", ~i);
pBinInt("-i", -i);
pBinInt("j", j);
pBinInt("i & j", i & j);
pBinInt("i j", i j);
pBinInt("i ^ j", i ^ j);
pBinInt("i << 5", i << 5);
pBinInt("i >> 5", i >> 5);
pBinInt("(~i) >> 5", (~i) >> 5);
pBinInt("i >>> 5", i >>> 5);
pBinInt("(~i) >>> 5", (~i) >>> 5);
long l = rand.nextLong();
long m = rand.nextLong();
pBinLong("-1L", -1L);
pBinLong("+1L", +1L);
long ll = 9223372036854775807L;
pBinLong("maxpos", ll);
long lln = -9223372036854775808L;
pBinLong("maxneg", lln);
pBinLong("l", l);
pBinLong("~l", ~l);
pBinLong("-l", -l);
pBinLong("m", m);
pBinLong("l & m", l & m);
pBinLong("l m", l m);
pBinLong("l ^ m", l ^ m);
pBinLong("l << 5", l << 5);
pBinLong("l >> 5", l >> 5);
pBinLong("(~l) >> 5", (~l) >> 5);
pBinLong("l >>> 5", l >>> 5);
pBinLong("(~l) >>> 5", (~l) >>> 5);
}
static void pBinInt(String s, int i) {
System.out.println(
s + ", int: " + i + ", binary: ");
System.out.print(" ");
for(int j = 31; j >=0; j--)
if(((1 << j) & i) != 0)
System.out.print("1");
else
System.out.print("0");
System.out.println();
}
static void pBinLong(String s, long l) {
System.out.println(
s + ", long: " + l + ", binary: ");
System.out.print(" ");
for(int i = 63; i >=0; i--)
if(((1L << i) & l) != 0)
System.out.print("1");
else
System.out.print("0");
System.out.println();
}
} ///:~
程序末尾調用了兩個方法:pBinInt()和pBinLong()。它們分別操作一個int和long值,並用一種二進制格式輸出,同時附有簡要的說明文字。目前,可暫時忽略它們具體的實現方案。
大家要注重的是System.out.print()的使用,而不是System.out.println()。print()方法不會產生一個新行,以便在同一行裡羅列多種信息。
除展示所有按位運算符針對int和long的效果之外,本例也展示了int和long的最小值、最大值、+1和-1值,使大家能體會它們的情況。注重高位代表正負號:0為正,1為負。下面列出int部分的輸出:
-1, int: -1, binary:
11111111111111111111111111111111
+1, int: 1, binary:
00000000000000000000000000000001
maxpos, int: 2147483647, binary:
01111111111111111111111111111111
maxneg, int: -2147483648, binary:
10000000000000000000000000000000
i, int: 59081716, binary:
00000011100001011000001111110100
~i, int: -59081717, binary:
11111100011110100111110000001011
-i, int: -59081716, binary:
11111100011110100111110000001100
j, int: 198850956, binary:
00001011110110100011100110001100
i & j, int: 58720644, binary:
00000011100000000000000110000100
i j, int: 199212028, binary:
00001011110111111011101111111100
i ^ j, int: 140491384, binary:
00001000010111111011101001111000
i << 5, int: 1890614912, binary:
01110000101100000111111010000000
i >> 5, int: 1846303, binary:
00000000000111000010110000011111
(~i) >> 5, int: -1846304, binary:
11111111111000111101001111100000
i >>> 5, int: 1846303, binary:
00000000000111000010110000011111
(~i) >>> 5, int: 132371424, binary:
00000111111000111101001111100000
數字的二進制形式表現為“有符號2的補值”。