Java位运算符

前置知识

1. 原码、反码、补码
   - 原码：第一位表示符号，其余位表示值。如 2原码：0000 0010；-2原码：1000 0010
   - 反码：正数的反码是原码本身，负数的反码在原码基础上，符号位不变，其他位取反。如：2反码：0000 0010；-2反码：1111 1101
   - 补码：正数的反码是原码本身，负数的补码在原码基础上，符号位不变，其他位取反，最后位+1。如：2补码：0000 0010；-2补码：1111 1110
2. 计算机中的数字是通过二进制编码的方式进行存储，而负数使用补码表示法进行存储，进行位运算时先运算补码，再转为十进制输出。

说明

• 概述：位运算符，用来操作变量的二进制位，分为按位运算符& | ^ ~ 和 移位运算符 << >> >>>
  • 按位运算符：对二进制位执行布尔代数计算。包含：按位且AND（&）、按位或OR（｜）、按位异或XOR（^）、按位非NOT（～）
    • &：两个输入位都是1，则为1，否则为0；
    • |：两个输入位都是0，则为0，否则为1；
    • ^：两个输入位相同为0，不同为1；
      • 特点：交换律A^B^C=A^C^B，结合律A^B^C=A^(B^C)，自反性A^0=A，A^A=0
      • 应用场景：1.在不引入第三个变量的情况下，转换两个变量的值；2.找出唯一一个成对的数；3.找出唯一一个落单的数
    • ~：输入位0改为1，1改为0。
  • 移位运算符：对二进制位向左向右移动。包含：左移位（<<）、有符号右移位（>>）、无符号右移位（>>>）
    • <<：将二进制数位整体向左移动N位（低位补0）左移一位相当于乘以2，负数左移等于正数左移乘以-1
    • >>：将二进制数位整体向右移动N位（正数高位补0，负数高位补1）右移一位相当于除以2
    • >>>：将二进制数位整体向右移动N位（正负都高位补0）

示例

1. 正数（正数的补码等于本身，直接计算即可）

   33&44
       33原码：0010 0001
       44原码：0010 1100 =》0010 0000 =》32
   33|44
       33原码：0010 0001
       44原码：0010 1100 =》0010 1101 =》45
   33^44
       33原码：0010 0001
       44原码：0010 1100 =》0000 1101 =》13
   ~33
       33原码：0010 0001
       33反码：0010 0001
       33补码：0010 0001
       ～33补码：1101 1110
       ～33反码：1101 1101
       ～33原码：1010 0010 =》-34
   33<<2
       33原码：00000000 00100001 =》00000000 10000100（低位补0） =》132
   33>>2
       33原码：00000000 00100001 =》0(00)00000 00001000（有符号高位补0） =》8
   33>>>2
       33原码：00000000 00100001 =》(00)000000 00001000（无符号高位补0） =》8
   

2. 负数（负数需要先计算补码，再进行位运算）

   -33&44
       -33原码：1010 0001
       -33反码：1101 1110
       -33补码：1101 1111
       44补码：0010 1100 《= 44原码：0010 1100
   =》 -33&44补码：0000 1100（首位为0表示正数，补码=反码=原码）
       -33&44反码：0000 1100
       -33&44原码：0000 1100 =》12
   -33|44
       -33原码：1010 0001
       -33反码：1101 1110
       -33补码：1101 1111
       44补码：0010 1100 《= 44原码：0010 1100
   =》 -33&44补码：1111 1111
       -33&44反码：1111 1110
       -33&44原码：1000 0001 =》-1
   -33^44
       -33原码：1010 0001
       -33反码：1101 1110
       -33补码：1101 1111
       44补码：0010 1100 《= 44原码：0010 1100
   =》 -33^44补码：1111 0011
       -33^44反码：1111 0010
       -33^44原码：1000 1101 =》-13
   ~ -33
       -33原码：1010 0001
       -33反码：1101 1110
       -33补码：1101 1111
   =》 ～-33补码：0010 0000
       ～-33反码：0010 0000
       ～-33原码：0010 0000 =》32
   -33<<2
       -33原码：10000000 00100001
       -33反码：11111111 11011110
       -33补码：11111111 11011111
       左二补码：11111111 011111(00)（左移低位补0）
       左二反码：11111111 01111011
       左二原码：10000000 10000100 =》-132（其实就是 正数移位后*-1）
   -33>>2
       -33原码：10000000 00100001
       -33反码：11111111 11011110
       -33补码：11111111 11011111
       右二补码：1(11)11111 11110111（有符号右移负数高位补1）
       右二反码：11111111 11110110
       右二原码：10000000 00001001 =》-9
   -33>>>2
       -33原码：10000000 00000000 00000000 00100001
       -33反码：11111111 11111111 11111111 11011110
       -33补码：11111111 11111111 11111111 11011111
       右二补码：(00)111111 11111111 11111111 11110111（无符号右移高位补0）
       右二反码：00111111 11111111 11111111 11110111
       右二原码：00111111 11111111 11111111 11110111 =》1073741815