在日常的Java开发中,位运算使用的不多,使用的更多的是算数运算(+、-、*、/?),关系运算(& lt;祝辞,& lt;=祝辞=?=?=)和逻辑运算(,,,| |,!),所以相对来说对位运算不是那么熟悉,本文将以Java的位运算来详细介绍下位运算及其应用。
<强> 1位运算起源
位运算起源于C语言的低级操作,Java的设计初衷是嵌入到电视机顶盒内,所以这种低级操作方式被保留下来。所谓的低级操作,是因为位运算的操作对象是二进制位,但是这种低级操作对计算机而言是非常简单直接,友好高效的。在简单的低成本处理器上,通常位运算比除法快得多,比乘法快几倍,有时比加法快得多。虽然由于较长的指令流水线和其他架构设计选择,现代处理器通常执行加法和乘法的速度与位运算一样快,但由于资源使用减少,位运算通常会使用较少的功率,所以在一些Java底层算法中,巧妙的使用位运算可以大量减少运行开销。
<强> 2位运算详解
Java位运算细化划分可以分为按位运算和移位运算,见下表。
细化
符号
描述
运算规则
按位运算
和
与
两位都为1,那么结果为1
|
或
有一位为1,那么结果为1
~
非
~ 0=1 ~ 1=0
^
异或
两位不相同,结果为1
移位运算
& lt; & lt;,
左移
各二进制位全部左移N位,高位丢弃,低位补0
祝辞祝辞,
右移
各二进制位全部右移N位,若值为正,则在高位插入0,若值为负,则在高位插入1
祝辞祝辞祝辞,
无符号右移
各二进制位全部右移N位,无论正负,都在高位插入0
在进行位运算详解之前,先来普及下计算机中数字的表示方法。对于计算机而言,万物皆为0,1,所有的数字最终都会转换成0,1的表示,有3种体现形式,分别是:原码,反码和补码。
原码:原码表示法在数字前面增加了一位符号位,即最高位为符号位,正数位该位为0,负数位该位为1,比如十进制的5如果用8个二进制位来表示就是00000101,5就是10000101。
反码:正数的反码是其本身,负数的反码在其原码的基础上,符号位不变,其余各个位取反。5的反码就是00000101,而5的则为11111010。
补码:正数的补码是其本身,负数的补码在其原码的基础上,符号位不变,其余各位取反,最后+ 1。即在反码的基础上+ 1.5的反码就是00000101,而5的则为11111011。
了解了这几个概念后,我们现在先记住一个结论,那就是在计算机系统中,数字一律用补码来表示,运算和存储,具体的原因可以看这篇文章的讨论,这里不做更多讨论,因为不是本文的重点。
2.1与运算(,)
规则:转为二进制后,两位为1,则结果为1,否则结果为0。
举例:
十进制
二进制(正数原码,反码,补码一致)
10
00000000000000000000000000001010
, 12
, 00000000000000000000000000001100
=
=
8
00000000000000000000000000001000
十进制
二进制(原码)
6
10000000000000000000000000000110
2和
, 10000000000000000000000000000010
十进制
