Операторы сдвига
Операторы сдвига также манипулируют битами. Они могут использоваться исключительно с примитивными, целыми типами. Оператор сдвига влево (<<) производит действия над операндом, расположенным слева от оператора, сдвигая влева на число бит, указанное после оператора (вставляя нули в биты младшего порядка). Оператор сдвига вправо с учетом знака (>>) производит действия над операндом, расположенным слева от оператора, сдвигаяя вправо на число бит, указанное после оператора. Сдвиг в право с учетом знака >> использует знаковое дополнение: если значение положительное в биты старшего порядка вставляются нули; если значение отрицательное, в старшие биты вставляются единицы. Java также добавлен беззнаковый сдвиг вправо >>>, который использует дополнение нулями: независимо от знака, в старшие биты вставляются нули. Этот оператор не существует ни в C, ни в C++.
Если вы сдвигаете char, byte или short, это переводится в int перед сдвигом, а результат будет типа int. Будут использоваться только пять младших бит с правой стороны. Это предохранит вас от сдвига на болешее число бит, чем есть в int. Если вы работаете с long, в результате вы получите long. Будут использоваться только шесть младших бит с правой стороны, так что вы не сможете сдвинуть на большее число бит, чем есть в long.
Сдвиг может быть скомбинирован со знаком равенства (<<= или >>= или >>>=). lvalue заменяется на lvalue, сдвинутое на правое rvalue. Однако, есть проблема с беззнаковым правым сдвигом, скомбинированным с присваиванием. Если вы используете byte или short, вы не получаете корректный результат. Вместо этого происходит преобразование к int и правый сдвиг, но затем происходит усечение, так как результат снова присваивается к той же переменной, так что в этих случаях вы получите -1. Приведенный пример демонстрирует это:
//: c03:URShift.java
// Проверка беззнакового правого сдвига.
public class URShift { public static void main(String[] args) { int i = -1; i >>>= 10; System.out.println(i); long l = -1; l >>>= 10; System.out.println(l); short s = -1; s >>>= 10; System.out.println(s); byte b = -1; b >>>= 10; System.out.println(b); b = -1; System.out.println(b>>>10); } } ///:~
В последней строке результирующее значение не присваивается назат переменной b, а сразу выводится на печать, поэтому мы видим правильное поведение.
Здесь мы видим пример, который демонстрирует использование всех операторов, использующих биты:
//: c03:BitManipulation.java
// Использование битовых операторов.
import java.util.*;
public class BitManipulation { public static void main(String[] args) { Random rand = new Random(); int i = rand.nextInt(); int j = rand.nextInt(); pBinInt("-1", -1); pBinInt("+1", +1); int maxpos = 2147483647; pBinInt("maxpos", maxpos); int maxneg = -2147483648; pBinInt("maxneg", maxneg); pBinInt("i", i); pBinInt("~i", ~i); pBinInt("-i", -i); pBinInt("j", j); pBinInt("i & j", i & j); pBinInt("i | j", i | j); pBinInt("i ^ j", i ^ j); pBinInt("i << 5", i << 5); pBinInt("i >> 5", i >> 5); pBinInt("(~i) >> 5", (~i) >> 5); pBinInt("i >>> 5", i >>> 5); pBinInt("(~i) >>> 5", (~i) >>> 5);
long l = rand.nextLong(); long m = rand.nextLong(); pBinLong("-1L", -1L); pBinLong("+1L", +1L); long ll = 9223372036854775807L; pBinLong("maxpos", ll); long lln = -9223372036854775808L; pBinLong("maxneg", lln); pBinLong("l", l); pBinLong("~l", ~l); pBinLong("-l", -l); pBinLong("m", m); pBinLong("l & m", l & m); pBinLong("l | m", l | m); pBinLong("l ^ m", l ^ m); pBinLong("l << 5", l << 5); pBinLong("l >> 5", l >> 5); pBinLong("(~l) >> 5", (~l) >> 5); pBinLong("l >>> 5", l >>> 5); pBinLong("(~l) >>> 5", (~l) >>> 5); } static void pBinInt(String s, int i) { System.out.println( s + ", int: " + i + ", binary: "); System.out.print(" "); for(int j = 31; j >=0; j--) if(((1 << j) & i) != 0) System.out.print("1"); else
System.out.print("0"); System.out.println(); } static void pBinLong(String s, long l) { System.out.println( s + ", long: " + l + ", binary: "); System.out.print(" "); for(int i = 63; i >=0; i--) if(((1L << i) & l) != 0) System.out.print("1"); else
System.out.print("0"); System.out.println(); } } ///:~
Два метода в конце: pBinInt( ) и pBinLong( ) tполучают int или long соответственно, и печатают их в бинарном формате вместе с описательной строкой. Вы можете пока проигнорировать их реализацию.
Вы обратите внимание на использование System.out.print( ) вместо System.out.println( ). Метод print( ) не вызывает появление новой строки, так что это позволяет вам выводить строку по кусочкам.
Заодно здесь демонстрируется эффект для всех битовых операций для int и long, этот пример также показывает минимальное, максимальное, +1 и -1 значения для int и long, так что вы можете увидить как они выглядят. Обратите внимание на битовое представление знака: 0 означает положительное число, 1 означает отрицательное. Вывод для части int выглядит так:
-1, int: -1, binary: 11111111111111111111111111111111 +1, int: 1, binary: 00000000000000000000000000000001 maxpos, int: 2147483647, binary: 01111111111111111111111111111111 maxneg, int: -2147483648, binary: 10000000000000000000000000000000 i, int: 59081716, binary: 00000011100001011000001111110100 ~i, int: -59081717, binary: 11111100011110100111110000001011 -i, int: -59081716, binary: 11111100011110100111110000001100 j, int: 198850956, binary: 00001011110110100011100110001100 i & j, int: 58720644, binary: 00000011100000000000000110000100 i | j, int: 199212028, binary: 00001011110111111011101111111100 i ^ j, int: 140491384, binary: 00001000010111111011101001111000 i << 5, int: 1890614912, binary: 01110000101100000111111010000000 i >> 5, int: 1846303, binary: 00000000000111000010110000011111 (~i) >> 5, int: -1846304, binary: 11111111111000111101001111100000 i >>> 5, int: 1846303, binary: 00000000000111000010110000011111 (~i) >>> 5, int: 132371424, binary: 00000111111000111101001111100000
Битовое представление чисел называется двоичным представлением.
