详解位移运算符

2025-09-27 08:14:49

1、位操作可分为左移操作符(<<)、“有符号”右移操作符(>>)、“无符号”右移操操作符(>>>)三种。

2、左移操作符 ( <<): 

value << num     value指定移动的值  num指定移动的位数

运算规则:

按照操作符右侧指定的位数将左边的操作数向左边移动(高位移除,在低位补0);

 eg:

              二进制                     十进制

           0000 1001    ---->       9

                             9<<1

           0001 0010   ----->      18   ( 去掉最高位,在最低位补个0,数学意义上也就是 下面数学意义的第一点  )

当左移的操作数是int类型时,每移动一位它的第31位就要被移除(位数以第0位开始);

当左移的操作数是long类型时,每移动一位 它的第63位就要被移除;

当左边的操作数为byte、short类型时,它们会被转换为int类型,其结果要是int类型。

在左移过程中正数可能移为负数,负数也可能移为正数。

数学意义:

在没有数字溢出的前提下,左移1位相当于乘以2的1次方,左移n位相当于乘以2的n次方。

例:这里以-101(int类型)为例,负数在计算机内是以补码形式存储的,因此移位操作时也是在补码的基础上移位

                             

                                       -101在计算机内的存储

源码        10000000        00000000        00000000        01100101

反码        11111111        11111111        11111111        10011010

补码        11111111        11111111        11111111        10011011

由补码可知,当向左移动到25、26、29位时-101变为正数,以下用程序来说明:

      图一

     

 结果:

   图二

详解位移运算符

详解位移运算符

3、“有符号”右移操作符(>>):

value >> num     value指定移动的值  num指定移动的位数

运算规则:

按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向右移动(采用符号扩展机制);

符号扩展进行移位,即:若符号为正,则在高位插入0,若符号为负,则在高位插入1(符号位保持不变);

当左边的操作数为byte、short类型时,它们会被转换为int类型,其结果要是int类型。

数学意义:

右移一位相当于除以2,右移n位相当于除以2的n次方。

          例:-101(int类型32位)

                                             -101右移2位内存分析

源码        1000,0000        0000,0000        0000,0000        0110,0101        取反----->

反码        1111,1111        1111,1111        1111,1111        1001,1010        加1 ----->

补码        1111,1111        1111,1111        1111,1111        1001,1011        >>2----->

移位后补码        1111,1111        1111,1111        1111,1111        1110,0110        减1----->

反码        1111,1111        1111,1111        1111,1111        1110,0101        取反----->

源码        1000,0000        0000,0000        0000,0000        0001,1010        十进制为:-26

值得注意的是:无论正负偶数右移一位直接是整除结果,但对于正值奇数结果是除以2后向下取整后的结果。

              对于负值奇数结果是除以2后向上取整结果。如下表:

                                    正数                                        负数

偶数(60)        直接除以2(30)                      直接除以2(-30)

奇数(61)        除以2后向下取整(30)        除以2后向上取整(-31)

          

“无符号”右移操作符(>>>)

value >>> num     value指定移动的值  num指定移动的位数

运算规则:

按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向右移动(0扩展机制);

移位过程中,无论数值是正数还是负数,都在最高位补0

只对32位和64位值有意义

在Thinking in java 中有这么一句话:

只有数值右端的低5位才有用,这样可以防止我们移位超过int型值所具有的位数。(因为2的5次方为32,而int类型只有32位)若对一个long类型的数值进行处理,最后得到的结果也是long类型,此时只会用到数值右端的低6位,以防止移位超过long型数值具有的位数

换言之,如果移动位数超过该类型的最大位数,那么编译器会对移动的位数取模。例如果对int类型移位33位,实际上只移动了33%32=1位。具体细节是(int a<<b)如果移位超过数值类型的最大位数,就将b化为二进制数,取右端的低5位数,再把这5位数化为10进制,此时这个10进制就是要将a移动的位数,long 类型同理。

注意:移位运算符不存在“无符号”左移这一说。

4、位移运算符适用于很多场景,可以提高运行速率,相比于直接运算,位移运算符大大提高了速率。所以在日常敲代码的时候,可以适当用位移运算符

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