运算符


一、自增运算符

二、移位运算符

移位运算符是最基本的运算符之一,几乎每种编程语言都包含这一运算符。移位操作中,被操作的数据被视为二进制数,移位就是将其向左或向右移动若干位的运算。

使用移位运算符的主要原因

  • 高效:移位运算符直接对应于处理器的移位指令。现代处理器具有专门的硬件指令来执行这些移位操作,这些指令通常在一个时钟周期内完成。相比之下,乘法和除法等算术运算在硬件层面上需要更多的时钟周期来完成。

  • 节省内存:通过移位操作,可以使用一个整数(如 intlong)来存储多个布尔值或标志位,从而节省内存。

移位运算符最常用于快速乘以或除以 2 的幂次方。除此之外,它还在以下方面发挥着重要作用:

  • 位字段管理:例如存储和操作多个布尔值。

  • 哈希算法和加密解密:通过移位和与、或等操作来混淆数据。

  • 数据压缩:例如霍夫曼编码通过移位运算符可以快速处理和操作二进制数据,以生成紧凑的压缩格式。

  • 数据校验:例如 CRC(循环冗余校验)通过移位和多项式除法生成和校验数据完整性。。

  • 内存对齐:通过移位操作,可以轻松计算和调整数据的对齐地址。

Java 中有三种移位运算符:

  • << :左移运算符,向左移若干位,高位丢弃,低位补零。x << n,相当于 x 乘以 2 的 n 次方(不溢出的情况下)。
  • >> :带符号右移,向右移若干位,高位补符号位,低位丢弃。正数高位补 0,负数高位补 1。x >> n,相当于 x 除以 2 的 n 次方。
  • >>> :无符号右移,忽略符号位,空位都以 0 补齐。

虽然移位运算本质上可以分为左移和右移,但在实际应用中,右移操作需要考虑符号位的处理方式。

由于 doublefloat 在二进制中的表现比较特殊,因此不能来进行移位操作。

移位操作符实际上支持的类型只有intlong,编译器在对shortbytechar类型进行移位前,都会将其转换为int类型再操作。

如果移位的位数超过数值所占有的位数会怎样?

当 int 类型左移/右移位数大于等于 32 位操作时,会先求余(%)后再进行左移/右移操作。也就是说左移/右移 32 位相当于不进行移位操作(32%32=0),左移/右移 42 位相当于左移/右移 10 位(42%32=10)。当 long 类型进行左移/右移操作时,由于 long 对应的二进制是 64 位,因此求余操作的基数也变成了 64。

也就是说:x<<42等同于x<<10x>>42等同于x>>10x >>>42等同于x >>> 10

int i = -1;
int i1 = i << 10;
int i2 = i << 42;

System.out.println(i1);
System.out.println(Integer.toBinaryString(i1));
System.out.println(i2);
System.out.println(Integer.toBinaryString(i2));

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