操作符 3.10 按位操作符

    3.10 按位操作符

       按位操作符用来操作整数基本数据类型中的单个“ 比特 ” （bit），即二进制位。按位操作符会对两个参数中对应的位执行布尔代数运算，并最终生成一个结果。

       按位操作符来源于C语言面向底层的操作，在这种操作中经常需要直接操纵硬件，设置硬件寄存器内的二进制位。

       Java的设计初衷是嵌入电视机机顶盒内，所以这种面向底层的操作仍被保留了下来。但是，人们可能不会过多地用到位操作符。

       如果两个输入为都是 1，则按位 “ 与 ”操作符（&）生成一个输出位 1；否则生成一个输出位 0.

       如果两个输入位里只要有一个是 1，则按位“ 或 ”操作符 （|）生成一个输出位 1；

       只有在两个输入位都是 0 的情况下，它才会生成一个输出位 0。

       如果输入位的某一个是 1，但不全都是 1，那么按位“ 异或 ” 操作 （^）生成一个输出位 1.

       按位“ 非 ”（~），也称为取反操作符，它属于一元操作符，只对一个操作数进行操作（其他按位操作符是二元操作符）。

       按位“ 非 ”生成输入位相反的值——若输入 0，则输出1，若输入1 ，则输出 0。

       按位操作符和逻辑操作符都是使用了同样的符号，因此我们能方便地记住他们的含义：由于为是非常小的，所以按位操作符仅使用了一个字符。

        按位操作符可与等号（=）联合使用，以便合并运算和赋值：&=、|=和^=都是合法的（由于“~”是一元操作符，所以不可与“=”联合使用）。

        我们将布尔类型作为一种单比特值对待，所以它多少有些独特。我们可对它执行按位“ 与 ”、按位“ 或 ”和按位“ 异或 ”运算，但不能执行按位“ 非 ”（大概是为了避免与逻辑NOT混淆）。对于布尔值，按位操作符具有与逻辑操作符相同的效果，只是它们不会中途“短路”。此外，针对布尔值进行的按位运算为我们新增了一个“异或”逻辑操作符，它并未包括在“逻辑”操作符的列表中。在移位表达式中，不能用布尔运算，原因将在后面解释。

    3.11 移位操作符

        移位操作符操作的运算对象也是二进制的“ 位 ”。移位操作符只可用来处理整数类型（基本类型的一种）。左移位操作符（<<）能按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向左移动（在低位补 0）。“有符号”右移位操作符（>>）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。

       “有符号”右移位操作符使用“ 符号扩展 ”：若符号为正，则高位插入 0；若符号为负，则高位插入 1。

       Java中增加了一种“ 无符号 ”右移位操作符（>>>），它使用“ 零扩展 ”：无论正负，都在高位插入 0.这一操作符是C或C++中没有的。

       如果对char、byte或者short类型的数值进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会被转换为int类型，并且得到的结果也是一个int类型的值。只有数值右端的低5位才有用。这样可防止我们移位超过int型值所具有的位数。（译注：因为2的5次方为32，而int型值只有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。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。

      “移位”可与“等号”（<<=或>>=或>>>=）组合使用。此时，操作符左边的值会移动由右边的值指定的位数，再将得到的结果赋给左边的变量。但在进行“无符号”右移位结合赋值操作时，可能会遇到一个问题：如果对byte或short值进行这样的移位运算，得到的可能不是正确的结果。它们会先被转换为int类型，再进行右移操作，然后被截断，赋值给原来的类型，在这种情况下可能得到一个-1的结果。