JAVA按位逻辑运算基本教程（1）

1、基本概念

 

全部的整数类型以二进制数字位的变化及其宽度来表示。例如，byte 型值42的二进制代码是00101010 ，其中每一个位置在此表明2的次方，在最右边的位以20开始。向左下一个位置将是21，或2，依次向左是22，或4，而后是8，16，32等等，依此类推。所以42在其位置1，3，5的值为1（从右边以0开始数）；这样42是21+23+25的和，也便是2+8+32 。

全部的整数类型（除了char 类型以外）都是有符号的整数。这意味着他们既能表示正数，又能表示负数。Java 使用你们知道的2的补码（two's complement ）这种编码来表示负数，也就是经过将与其对应的正数的二进制代码取反（即将1变成0，将0变成1），而后对其结果加1。例如，-42就是经过将42的二进制代码的各个位取反，即对00101010 取反获得11010101 ，而后再加1，获得11010110 ，即-42 。要对一个负数解码，首先对其全部的位取反，而后加1。例如-42，或11010110 取反后为00101001 ，或41，而后加1，这样就获得了42。

若是考虑到零的交叉（zero crossing ）问题，你就容易理解Java （以及其余绝大多数语言）这样用2的补码的缘由。假定byte 类型的值零用00000000 表明。它的补码是仅仅将它的每一位取反，即生成11111111 ，它表明负零。但问题是负零在整数数学中是无效的。为了解决负零的问题，在使用2的补码表明负数的值时，对其值加1。即负零11111111 加1后为100000000 。但这样使1位太靠左而不适合返回到byte 类型的值，所以人们规定，-0和0的表示方法同样，-1的解码为11111111 。尽管咱们在这个例子使用了byte 类型的值，但一样的基本的原则也适用于全部Java 的整数类型。

由于Java 使用2的补码来存储负数，而且由于Java 中的全部整数都是有符号的，这样应用位运算符能够容易地达到意想不到的结果。例如，无论你如何打算，Java 用高位来表明负数。为避免这个讨厌的意外，请记住无论高位的顺序如何，它决定一个整数的符号。

2、位逻辑运算符

位逻辑运算符有“与”（AND）、“或”（OR）、“异或（XOR ）”、“非（NOT）”，分别用“&”、“|”、“^”、“~”表示，4-3 表显示了每一个位逻辑运算的结果。在继续讨论以前，请记住位运算符应用于每一个运算数内的每一个单独的位。

表4-3 位逻辑运算符的结果

A 0 1 0 1 B 0 0 1 1 A | B 0 1 1 1 A & B 0 0 0 1 A ^ B 0 1 1 0 ~A 1 0 1 0

按位非（NOT）

按位非也叫作补，一元运算符NOT“~”是对其运算数的每一位取反。例如，数字42，它的二进制代码为：

00101010

通过按位非运算成为

11010101

按位与（AND）

按位与运算符“&”，若是两个运算数都是1，则结果为1。其余状况下，结果均为零。看下面的例子：

00101010 42 &00001111 15 00001010 10

按位或（OR）

按位或运算符“|”，任何一个运算数为1，则结果为1。以下面的例子所示：

00101010 42 | 00001111 15 00101111 47

按位异或（XOR）

按位异或运算符“^”，只有在两个比较的位不一样时其结果是 1。不然，结果是零。下面的例子显示了“^”运算符的效果。这个例子也代表了XOR 运算符的一个有用的属性。注意第二个运算数有数字1的位，42对应二进制代码的对应位是如何被转换的。第二个运算数有数字0的位，第一个运算数对应位的数字不变。当对某些类型进行位运算时，你将会看到这个属性的用处。

00101010 42 ^ 00001111 15 00100101 37

位逻辑运算符的应用

下面的例子说明了位逻辑运算符：

// Demonstrate the bitwise logical operators. class BitLogic { public static void main(String args[]) {String binary[] = {"0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111" }; int a = 3; // 0 + 2 + 1 or 0011 in binary int b = 6; // 4 + 2 + 0 or 0110 in binary int c = a | b; int d = a & b; int e = a ^ b; int f = (~a & b) | (a & ~b); int g = ~a & 0x0f; System.out.println(" a = " + binary[a]); System.out.println(" b = " + binary[b]); System.out.println(" a|b = " + binary[c]); System.out.println(" a&b = " + binary[d]); System.out.println(" a^b = " + binary[e]); System.out.println("~a&b|a&~b = " + binary[f]); System.out.println(" ~a = " + binary[g]); }