位运算符

本文详细介绍了位操作中的位运算符,包括取反(~)、左移(<<)、右移(>>)、按位与(&)、按位异或(^)和按位或(|)。通过实例解析了这些运算符的工作原理,并讲解了负数在二进制与十进制之间的转换方法。

位操作是程序设计中对位模式按位或二进制数的一元和二元操作。
位运算符是针对二进制数的每个二进制位进行运算的符号,专门针对数字0和1进行操作。

下面是按照位运算符的优先级顺序进行依次分析:

注:以下的数字都以byte类型为例,byte占一个字节,即8位。

~ 取反

只针对一个操作数进行操作,如果二进制位是0,则取反值为1,是1则取反值为0。

例如将8取反:

在这里插入图片描述
运算结果为:11110111,对应的十进制数值为 -9 。

<< 左移

将操作数所有二进制位向左移动一位。运算时,右边的空位补0。左边移走的部分舍去。<< 符号右边的数字是几就向左移几位。

例如:5 << 2
在这里插入图片描述
运算结果为:00011000,对应的十进制数值为24。

>> 右移

将操作数所有二进制位向右移动一位。运算时,左边的空位根据原数的符号位补0或者1(原来是负数就补1,是正数就补0)。

例如:-8 >> 2
在这里插入图片描述

运算结果为:11111110,对应的十进制数值为-2。

& 按位与

将参与运算的两个二进制数进行“与”运算,如果两个二进制位都为1,则该位的运算结果为1,否则为0。

0&0=0;0&1=0;1&0=0;1&1=1

例如:11 & 6
在这里插入图片描述
运算结果为:00000010,对应的十进制数值为2。

^ 按位异或

将参与运算的两个二进制数进行“异或”运算,如果二进制位相同,则值为0,否则为1。

0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;

例如:3 ^ 7

在这里插入图片描述

运算结果为:00000100,对应的十进制数值为4。

| 按位或

将参与运算的两个二进制数进行“或”运算,如果二进制位上有一个值为1,则该位的运行结果为1,否则为0。

0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;

例如:3 | 7

在这里插入图片描述
运算结果为:00000111,对应的十进制数值为7。

可能有的人不太清楚负数的二进制怎么转换为十进制以及怎么求一个负数的二进制,以下为相关说明:

负数的二进制转换为十进制

计算机中的整数是用补码存储的,最高位为符号位。
如果最高位为0则为正数,求值的时候,直接转为十进制即可。
如果最高位为1代表为负数,求值的时候,需要先把二进制的值按位取反,然后加1得到负数绝对值的二进制码,然后转为10进制,加上负号即可。
例如以byte类型为例,byte占一个字节,即8位。
对二进制1111 1010取反为:0000 0101
对取反后的值加1为:0000 0110
转换为十进制:
0*2^0 + 1*2^1 + 1 * 2^2 + 0 * 2^3 + 0 * 2^4 + 0 * 2^5 +0 * 2^6 + 0 * 2^7 = 6
再加上负号即为十进制值-6

求负数的二进制

对负数的绝对值取反,求出其二进制,在对二进制加1即为负数的二进制表示。
例如求-8的二进制表示:

  1. 先求-8的绝对值,即为8
  2. 再求8的二进制表示,为0000 1000
  3. 对其取反,为1111 0111
  4. 再加1,为1111 1000

即-8的二进制表示为:1111 1000

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