Bitwise Operator in Java

2025年4月11日 | 阅读 7 分钟

在 Java 中，运算符是一个执行特定操作的符号。在本节中，我们将通过适当的示例仅讨论位运算符及其类型。

位运算符的类型

Java 中共有六种位运算符

按位与
按位异或
按位或
按位补码
位移运算符

运算符	符号	用途
按位与	&	op1 & op2
按位异或	^	op1 ^ op2
按位或	\|	op1 \| op2
按位补码	~	~ op
按位左移	<<	op1 << op2
按位右移	>>	op1 >> op2
无符号右移运算符	>>> op >>>	移位位数

让我们详细解释一下位运算符。

按位与 (&)

它是一个二元运算符，用符号 & 表示。仅当两个位都为 1 时，它才返回 1；否则返回 0。

让我们在 Java 程序中使用按位与运算符。

示例

public class Main 
{   
public static void main(String[] args)   
{   
int x = 9, y = 8;   
// bitwise and   
// 1001 & 1000 = 1000 = 8  
System.out.println("x & y = " + (x & y));   
}  
}  

编译并运行

输出

x & y = 8

按位异或 (^)

它是一个二元运算符，用符号 ^（读作 caret）表示。当两个位相同时返回 0，否则返回 1。

让我们在 Java 程序中使用按位异或运算符。

示例

public class Main   
{   
public static void main(String[] args)   
{   
int x = 9, y = 8;   
// bitwise XOR   
// 1001 ^ 1000 = 0001 = 1  
System.out.println("x ^ y = " + (x ^ y));   
}  
}  

编译并运行

输出

x ^ y = 1

按位或 (|)

它是一个二元运算符，用符号 |（读作 pipe）表示。只要有一个位为 1，它就返回 1；否则返回 0。

让我们在 Java 程序中使用按位或运算符。

示例

public class Main
{   
public static void main(String[] args)   
{   
int x = 9, y = 8;   
// bitwise inclusive OR  
// 1001 | 1000 = 1001 = 9  
System.out.println("x | y = " + (x | y));   
}  
}  

编译并运行

输出

x | y = 9

按位非 (~)

它是一个一元按位非运算符，用符号 ~（读作 tilde）表示。它返回位的逆或补码。它将每个 0 变为 1，每个 1 变为 0。

让我们在 Java 程序中使用按位非运算符。

示例

public class Main
{   
public static void main(String[] args)   
{   
int x = 2;   
// bitwise compliment  
// ~0010= 1101 = -3  
System.out.println("~x = " + (~x));   
}  
}  

编译并运行

输出

~x = -3

位移运算符

这些移位运算符用于将位向右或向左移动。如果我们除以或乘以 2，则可以使用移位运算符。移位位的通用格式如下

例如，如果 a=10

a>>2; //shifts two bits
a>>4; //shifts 4 bits 

移位运算符的类型

Java 提供了以下类型的移位运算符

带符号右移运算符或按位右移运算符
无符号右移运算符
带符号左移运算符或按位左移运算符

注意：Java 不支持无符号左移运算符（<<<）。

带符号右移运算符 (>>)

带符号右移运算符将数字的位模式向右移动指定的位数，并用 0 填充。该运算符用符号>>表示。它还保留最左边的位（符号位）。如果最左边的位是0，则表示数字是正数。如果最左边的位是 1，则表示数字是负数。

总的来说，如果我们写 a>>n，则表示将数字的位向右移动指定的位数（n）。在数学上，我们可以将带符号右移运算符表示为

注意：当我们在正数上应用右移运算符时，结果也是正数。同样，当我们在负数上应用右移运算符时，结果也是负数。

示例：当 x = 256 和 x = -256 时，应用带符号右移运算符并指定移位 4 位。

If x = 256
256 >> 4
256/24 = 16
If x = -256
-256 >> 4
-256/24 = -16

在上例中，我们注意到在移位运算符后，256 变为 16，-256 变为 -16。

让我们创建一个 Java 程序并实现左移运算符。

示例

public class Main
{   
public static void main(String args[])   
{   
int x = 50;   
System.out.println("x>>2 = " + (x >>2));   
}  
} 

编译并运行

输出

 x>>2 = 12

带符号左移运算符 (<<)

带符号左移运算符（<<）将位模式向左移动。它用符号<<表示。它也保留最左边的位（符号位）。它不保留符号位。

总的来说，如果我们写 a<<n，则表示将数字的位向左移动指定的位数（n）。在数学上，我们可以将带符号右移运算符表示为

示例 1：将 a<<3 后结果是什么？a 的值为 20。

20 的二进制表示为 = 00010100

执行左移运算符后，我们得到

a << 3 = 10100000 (last three bits are the filled bits)
a << 3 = 160
Let's check the result by using the formula.
20 << 3
20*23 = 20*8 = 160

示例 2：将 a<<2 后结果是什么？a 的值为 -10。

-10 的二进制表示为 = 11110110

a<<2 = 11011000 = -40
Let's check the result by using the formula.
-10 << 3
-10*22 = -10*4 = -40

带符号左移运算符 Java 程序

示例

public class Main
{   
public static void main(String args[])   
{   
int x = 12;   
System.out.println("x<<1 = " + (x << 1));   
}  
} 

编译并运行

输出

 x<<1 = 24

无符号右移运算符 (>>>)

它将零移到最左边的位置并填充零。它用符号>>>表示。请注意，>> 后的最左边位置取决于符号位。它不保留符号位。

示例：如果 a=11110000 且 b=2，则 a>>>b 是多少？

左操作数的值向右移动由右操作数指定的位数，并且移位的位用零填充。向右移出的多余位将被丢弃。

因此，在移位之前，a 的十进制值为 240，在移位之后，a 的十进制值为 60。

让我们创建一个 Java 程序并使用无符号右移运算符。

示例

public class Main 
{
public static void main(String args[]) 
{   
int x = 20;   
System.out.println("x>>>2 = " + (x >>>2));
}
}

编译并运行

输出

 x>>>2 = 5

要记住的重要事项

应用位运算的运算符直接作用于整数数据类型 byte、short、int 和 long 的每个位元素。它们不适用于浮点类型（float、double）。

按位与 (&): 仅当两个位都为 1 时才返回 1。通常用于屏蔽特定位。

按位或 (|): 只要有一个位为 1，就返回 1。用于设置特定位。

按位异或 (^): 当位不同时返回 1。它可用于切换位或在不使用临时变量的情况下交换值。

按位非 (~): 此操作（~）会将所有 1 变为 0，所有 0 变为 1。Java 整数表示法的二进制补码由于其二进制系统而影响数字的符号。

左移 (<<): 将位向左移动，右侧用零填充。每次移位有效地将数字乘以 2。

带符号右移 (>>): 将位向右移动，保留符号（正数填充 0，负数填充 1）。每次移位有效地将数字除以 2。

位与位移运算符 Java 选择题

1. | 运算符在 Java 中做什么？

按位异或
按位或
按位补码
按位与

答案：2)

解释：| 运算符执行按位或操作，如果操作数的相应位至少有一个为 1，则将该位设置为 1。

2. Java 中的哪个位运算符可用于切换整数的位？

答案：2)

解释：^ 运算符执行按位异或操作，当与 1 进行异或时，该操作会切换位。

3. Java 中的哪个运算符执行零填充右移？

>>
<<
>>>
<<<

答案3)

解释：>>> 运算符执行零填充右移，将位向右移动并将最左边的位填充为零。

4. 哪个运算符将所有位向左移？

>>>
>>
<<
<<<

答案3)

解释：<< 运算符将所有位向左移动指定的位数，用零填充空出的位。

5. Java 中表达式 (12 & 5) 的结果是什么？

答案2)

二进制中，12 是 1100，5 是 0101。应用 AND 运算符的结果是 0100，即 4。

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位运算符的类型

按位与 (&)

示例

按位异或 (^)

示例

按位或 (|)

示例

按位非 (~)

示例

位移运算符

移位运算符的类型

注意：Java 不支持无符号左移运算符（<<<）。

带符号右移运算符 (>>)

注意：当我们在正数上应用右移运算符时，结果也是正数。同样，当我们在负数上应用右移运算符时，结果也是负数。

示例

带符号左移运算符 (<<)

示例

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示例

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位运算符的类型

按位与 (&)

示例

按位异或 (^)

示例

按位或 (|)

示例

按位非 (~)

示例

位移运算符

移位运算符的类型

注意：Java 不支持无符号左移运算符（<<<）。

带符号右移运算符 (>>)

注意：当我们在正数上应用右移运算符时，结果也是正数。同样，当我们在负数上应用右移运算符时，结果也是负数。

示例

带符号左移运算符 (<<)

示例

无符号右移运算符 (>>>)

示例

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