Java的位运算符详解实例——与（&）、非（~）、或（|）、异或（^）

蔚落 2022-05-28 11:36 195阅读 0赞

位运算符主要针对二进制，它包括了：“与”、“非”、“或”、“异或”。从表面上看似乎有点像逻辑运算符，但逻辑运算符是针对两个关系运算符来进行逻辑运算，而位运算符主要针对两个二进制数的位进行逻辑运算。下面详细介绍每个位运算符。

1．与运算符  
与运算符用符号“&”表示，其使用规律如下：  
两个操作数中位都为1，结果才为1，否则结果为0，例如下面的程序段。  
public class data13  
\{  
public static void main(String\[\] args)  
\{  
int a=129;  
int b=128;  
System.out.println("a 和b 与的结果是："+(a&b));  
\}  
\}  
运行结果  
a 和b 与的结果是：128  
下面分析这个程序：  
“a”的值是129，转换成二进制就是10000001，而“b”的值是128，转换成二进制就是10000000。根据与运算符的运算规律，只有两个位都是1，结果才是1，可以知道结果就是10000000，即128。

2．或运算符  
或运算符用符号“|”表示，其运算规律如下：  
两个位只要有一个为1，那么结果就是1，否则就为0，下面看一个简单的例子。  
public class data14  
\{  
public static void main(String\[\] args)  
\{  
int a=129;  
int b=128;  
System.out.println("a 和b 或的结果是："+(a|b));  
\}  
\}  
运行结果  
a 和b 或的结果是：129  
下面分析这个程序段：  
a 的值是129，转换成二进制就是10000001，而b 的值是128，转换成二进制就是10000000，根据或运算符的运算规律，只有两个位有一个是1，结果才是1，可以知道结果就是10000001，即129。

3．非运算符  
非运算符用符号“~”表示，其运算规律如下：

如果位为0，结果是1，如果位为1，结果是0，下面看一个简单例子。  
public class data15  
\{  
public static void main(String\[\] args)  
\{  
int a=2;  
System.out.println("a 非的结果是："+(~a));  
\}  
\}

4．异或运算符  
异或运算符是用符号“^”表示的，其运算规律是：  
两个操作数的位中，相同则结果为0，不同则结果为1。下面看一个简单的例子。  
public class data16  
\{  
public static void main(String\[\] args)  
\{  
int a=15;  
int b=2;  
System.out.println("a 与 b 异或的结果是："+(a^b));  
\}  
\}  
运行结果  
a 与 b 异或的结果是：13  
分析上面的程序段：a 的值是15，转换成二进制为1111，而b 的值是2，转换成二进制为0010，根据异或的运算规律，可以得出其结果为1101 即13。

Java中的运算符（操作符）

程序的基本功能是处理数据，任何编程语言都有自己的运算符。因为有了运算符，程序员才写出表达式，实现各种运算操作，实现各种逻辑要求。

为实现逻辑和运算要求，编程语言设置了各种不同的运算符，且有优先级顺序，所以有的初学者使用复杂表达式的时候搞不清楚。这里详细介绍一下Java中的运算符。

Java运算符很多，下面按优先顺序列出了各种运算符。

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">优先级</td> 
   <td align="center">运算符分类</td> 
   <td align="center">结合顺序</td> 
   <td align="center">运算符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">由<p>高</p><p>到</p><p>低</p></td> 
   <td align="center">分隔符</td> 
   <td align="center">左结合</td> 
   <td align="center">.&nbsp;&nbsp;&nbsp; []&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ( )&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ,</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">一元运算符</td> 
   <td align="center">右结合</td> 
   <td align="center">!&nbsp; ++&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; --&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; -&nbsp;&nbsp; ~</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><p>算术运算符</p><p>移位运算符</p></td> 
   <td align="center">左结合</td> 
   <td align="center">*&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; %&nbsp;&nbsp;&nbsp; +&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; -&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;&nbsp;&nbsp; &gt;&gt;&nbsp;&nbsp; &gt;&gt;&gt;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">关系运算符</td> 
   <td align="center">左结合</td> 
   <td align="center">&lt;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &gt;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;=&nbsp;&nbsp; &gt;=&nbsp;&nbsp; instanceof(Java 特有)&nbsp;&nbsp; = =&nbsp; !=</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">逻辑运算符</td> 
   <td align="center">左结合</td> 
   <td align="center">!&nbsp;&amp;&amp;&nbsp; ||&nbsp; ~&nbsp; &amp;&nbsp; |&nbsp; ^&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">三目运算符</td> 
   <td align="center">右结合</td> 
   <td align="center">布尔表达式?表达式1:表达式2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">赋值运算符</td> 
   <td align="center">右结合</td> 
   <td align="center">=&nbsp; *=&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /=&nbsp; %=&nbsp;&nbsp; +=&nbsp;&nbsp; -=&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;= &gt;&gt;= &gt;&gt;&gt;=&nbsp; &amp;=&nbsp; *=&nbsp; |=</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

一、一元运算符

因操作数是一个，故称为一元运算符。

\++x 因为++在前，所以先加后用。  
x++ 因为++在后，所以先用后加。

注意：a+ ++b和a+++b是不一样的（因为有一个空格）。

int a=10;  
  int b=10;  
  int sum=a+ ++b;  
  System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);  
运行结果是： a=10,b=11,sum=21

int a=10;  
  int b=10;  
  int sum=a+++b;  
  System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);  
运行结果是：a=11,b=10,sum=20

n=10;  
m=~n;  
变量n的二进制数形式：                 00000000 00000000 00000000 00001010  
逐位取反后，等于十进制的-11： 11111111 11111111 11111111 11110101

二、算术运算符

所谓算术运算符，就是数学中的加、减、乘、除等运算。因算术运算符是运算两个操作符，故又称为二元运算符。

这些操作可以对不同类型的数字进行混合运算，为了保证操作的精度，系统在运算过程中会做相应的转化。数字精度的问题，我们在这里不再讨论。下图中展示了运算过程中，数据自动向上造型的原则。

![E7_B2_BE_E5_BA_A6_E5_85_B3_E7_B3_BB_E5_9B_BE.jpg][]

注：1、实线箭头表示没有信息丢失的转换，也就是安全性的转换，虚线的箭头表示有精度损失的转化，也就是不安全的。  
      2、当两个操作数类型不相同时，操作数在运算前会子松向上造型成相同的类型，再进行运算。

示例如下：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  int a=22;  
2.  int b=5;  
3.  double c=5;  
4.    
5.  System.out.println(b+"+"+c+"="+(b+c));  
6.  System.out.println(b+"-"+c+"="+(b-c));  
7.  System.out.println(b+"\*"+c+"="+(b\*c));  
8.  System.out.println(a+"/"+b+"="+(a/b));  
9.  System.out.println(a+"%"+b+"="+(a%b));  
10. System.out.println(a+"/"+c+"="+(a/c));  
11. System.out.println(a+"%"+c+"="+(a%c));

运行结果如下：

5+5.0=10.0  
5-5.0=0.0  
5\*5.0=25.0  
22/5=4  
22%5=2  
22/5.0=4.4  
22%5.0=2.0

三、移位运算符

移位运算符操作的对象就是二进制的位，可以单独用移位运算符来处理int型整数。

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">运算符</td> 
   <td align="center">含义</td> 
   <td align="center">例子</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">&lt;&lt;</td> 
   <td align="center">左移运算符，将运算符左边的对象向左移动运算符右边指定的位数（在低位补0）</td> 
   <td align="center">x&lt;&lt;3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">&gt;&gt;</td> 
   <td align="center">"有符号"右移运算 符，将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。使用符号扩展机制，也就是说，如果值为正，则在高位补0，如果值为负，则在高位补1.</td> 
   <td align="center">x&gt;&gt;3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">&gt;&gt;&gt;</td> 
   <td align="center">"无符号"右移运算 符，将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。采用0扩展机制，也就是说，无论值的正负，都在高位补0.</td> 
   <td align="center">x&gt;&gt;&gt;3</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![E7_A7_BB_E4_BD_8D_E8_BF_90_E7_AE_97.jpg][]

以int类型的6297为例，代码如下：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  System.out.println(Integer.toBinaryString(6297));   
2.  System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297));   
3.  System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>5));   
4.  System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>5));   
5.  System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>>5));   
6.  System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>>5));   
7.  System.out.println(Integer.toBinaryString(6297<<5));   
8.  System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297<<5));

运行结果：

1100010011001  
11111111111111111110011101100111  
11000100  
11111111111111111111111100111011  
11000100  
111111111111111111100111011  
110001001100100000  
11111111111111001110110011100000

注：x<<y 相当于 x\*2y ；x>>y相当于x/2y  
    从计算速度上讲，移位运算要比算术运算快。  
    如果x是负数，那么x>>>3没有什么算术意义，只有逻辑意义。

四、关系运算符

Java具有完备的关系运算符，这些关系运算符同数学中的关系运算符是一致的。具体说明如下：

instanceof操作符用于判断一个引用类型所引用的对象是否是一个类的实例。操作符左边的操作元是一个引用类型，右边的操作元是一个类名或者接口，形式如下：

obj instanceof ClassName      或者    obj instanceof InterfaceName

关系运算符产生的结果都是布尔型的值，一般情况下，在逻辑与控制中会经常使用关系运算符，用于选择控制的分支，实现逻辑要求。

需要注意的是：关系运算符中的"=="和"!="既可以操作基本数据类型，也可以操作引用数据类型。操作引用数据类型时，比较的是引用的内存地址。所以在比较非基本数据类型时，应该使用equals方法。

五、逻辑运算符

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">逻辑非关系值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">!A</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><p>false</p></td> 
   <td align="center">true</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">逻辑与关系值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">B</td> 
   <td align="center">A&amp;&amp;B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">true</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">逻辑或关系值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">B</td> 
   <td align="center">A||B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">true</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">false</td> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">&nbsp;&nbsp; true&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">true</td> 
   <td align="center">true</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在运用逻辑运算符进行相关的操作，就不得不说“短路”现象。代码如下：

if(1==1 && 1==2 && 1==3)\{  \}

代码从左至右执行，执行第一个逻辑表达式后：true && 1==2 && 1==3  
执行第二个逻辑表达式后：true && false && 1==3  
因为其中有一个表达式的值是false，可以判定整个表达式的值是false，就没有必要执行第三个表达式了，所以java虚拟机不执行1==3代码，就好像被短路掉了。

逻辑或也存在“短路”现象，当执行到有一个表达式的值为true时，整个表达式的值就为true，后面的代码就不执行了。  
“短路”现象在多重判断和逻辑处理中非常有用。我们经常这样使用：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public void a(String str)\{  
2.    if(str!=null && str.trim().length()>0)\{  
3.        
4.    \}  
5.  \}

如果str为null，那么执行str.trim().length()就会报错，短路现象保证了我们的代码能够正确执行。  
在书写布尔表达式时，首先处理主要条件，如果主要条件已经不满足，其他条件也就失去了处理的意义。也提高了代码的执行效率。

位运算是对整数的二进制位进行相关操作，详细运算如下：

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">非位运算值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">~A</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><p>&nbsp; 0&nbsp;</p></td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">与位运算值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">B</td> 
   <td align="center">A&amp;B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">或位运算值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">B</td> 
   <td align="center">A | B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:780px;color:rgb(69,69,69);font-size:16px;background-color:rgb(255,255,255);">  
 <span style="font-weight:700;">异或位运算值表</span>  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">A</td> 
   <td align="center">B</td> 
   <td align="center">A&amp;B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

示例如下：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  int a=15;  
2.  int b=2;  
3.    
4.  System.out.println(a+"&"+b+"="+(a&b));  
5.  System.out.println(a+"|"+b+"="+(a|b));  
6.  System.out.println(a+"^"+b+"="+(a^b));

运算结果如下：

15&2=2  
15|2=15  
15^2=13

程序分析：

按位运算属于计算机低级的运算，现在我们也不频繁的进行这样的低级运算了。

六、三目运算符

三目运算符是一个特殊的运算符，它的语法形式如下：

布尔表达式？表达式1：表达式2

运算过程：如果布尔表达式的值为true，就返回表达式1的值，否则返回表达式2的值，例如：

int sum=90;  
String str=sum<100 ? "失败" : "成功";

等价于下列代码：

String str=null;  
if(num<100)\{  
  str="失败";  
\}else\{  
  str="成功";  
\}

三目运算符和if……else语句相比，前者使程序代码更加简洁。

七、赋值运算符

赋值运算符是程序中最常用的运算符了，示例如下：

大家可以根据自己的喜好选择合适的运算符。

补充：

字符串运算符： + 可以连接不同的字符串。

转型运算符： （） 可以将一种类型的数据或对象，强制转变成另一种类型。如果类型不相容，会报异常出来。

**\[java\]**  [view plain][view plain 1]  [copy][view plain 1]

1.  package com.zf.binary;  
2.    
3.    
4.  public class Test1 \{  
5.    
6.      public static void main(String\[\] args) \{  
7.            
8.          /\* 符号为:最高位同时表示图号，0为正数，1为负数 \*/  
9.            
10.         /\*  
11.             1、二进制转换为十进制 
12.  
13.             二进制转换为10进制的规律为： 每位的值 \* 2的（当前位-1次方） 
14.             例如： 
15.                 00000001 = 0 \* 2^7 + 0 \* 2^6 + 0 \* 2^5 + 0 \* 2^4 + 0 \* 2^3 + 0 \* 2^2 + 0 \* 2^1 + 1 \* 2^0  = 1 
16.                 00000010 = 0 \* 2^7 + 0 \* 2^6 + 0 \* 2^5 + 0 \* 2^4 + 0 \* 2^3 + 0 \* 2^2 + 1 \* 2^1 + 0 \* 2^0  = 2 
17.                  
18.             2、二进制的符号位： 
19.                 最高位表示符号位，0表示正数  ， 1表示负数 
20.                  
21.              
22.             3、将二进制负数转换为十进制：先对该二进制数取反，然后加1，再转换为十进制，然后在前面加上负号 
23.                 例如： 10101011 最高位为1，所以为负数 
24.                    第一步：取反： 01010100 
25.                    第二步：加1 ： 01010101 
26.                    第三步：转换为10进制：85 
27.                    第四步：加上负号： -85 
28.                    所以      10101011 转换为十进制为 -85 
29.                     
30.             4、将十进制负数转换为二进制：先得到该十进制负数的绝对值，然后转换为二进制，然后将该二进制取反，然后加1 
31.                 例如：-85 
32.                 第一步：得到绝对值 85 
33.                 第二步：转换为二进制：01010101 
34.                 第二步：取反：                10101010 
35.                 第三步：加1：                 10101011 
36.                 所以，-85转换为二进制为  10101011 
37.          \*/  
38.           
39.         /\* 
40.         ~ ‘非’ 运算符是将目标数的进制去反，即0变成1 ，1变成0 
41.         2的二进制码为 00000010 ， 它取反为11111101 ，可见取反后结果为负数（二进制负数转换为十进制的步骤为：将二进制去反，然后+1） 
42.          将 11111101 转换为10进制 ，第一步去反 得到 00000010 然后 加1 得到 00000011 ，得到的结果为3 ，然后在前面加上负号就可以了 
43.          所以结果为-3 
44.          \*/  
45.         System.out.println(~2);  
46.           
47.         /\* 
48.           ^ 异或 ，计算方式为：两个二进制数的位相同则为0 不同则为1 
49.           23转换为二进制为：00010111 
50.           12转换为二进制为：00001100 
51.                     计算结果为：00011011  =  27 
52.          \*/  
53.         System.out.println(23 ^ 12);   
54.           
55.         /\* 
56.          & 按位与 ，计算方式为：两个二进制数的位都为1则为1 ，否则为0 
57.          1的二进制为 ：00000001 
58.          2的二进制为 ：00000010 
59.               结果为 :00000000 = 0  
60.          \*/  
61.         System.out.println(1&2);  
62.           
63.         /\* 
64.           | 按位或 ，计算方式为：两个二进制位有一个为1就为1，否者为0 
65.           5 的二进制为：00000101 
66.           6 的二进制为：00000110 
67.                   结果为：00000111 = 7 
68.          \*/  
69.         System.out.println( 5 | 6);  
70.           
71.           
72.         /\* 
73.           >> 有符号右移位  ，符号左边表示要被移位的数，右边表示需要移的位数，结果为正数则在左边补0，否则补1 
74.           3 的二进制为：00000010 
75.                 向右移动1位：00000001 = 1  
76.          \*/  
77.         System.out.println(3 >> 1);  
78.           
79.           
80.     \}  
81.   
82. \}

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[view plain 1]: https://blog.csdn.net/is_zhoufeng/article/details/8112199#