Java 快速導覽 - 位元運算子

資料 (data) 儲存在電腦中的方式為利用 0 與 1 的編碼，例如八位元 (bit) 的整數 (integer) 25 為

0001 1001

另如 ASCII 編碼 (encoding) 中的字母 f 為

0110 0110

所謂的位元運算 (bit operation) ，就是逐位元進行比較，例如以上兩項編碼做邏輯或的位元運算

0001 1001 or 0110 0110

結果會是

0111 1111

Java 的位元運算子 (bitwise operator) ，如下列表

運算子	功能	範例
~	取補數	~a
<<	保留正負號向左位移	a << b
>>	保留正負號向右位移	a >> b
>>>	無正負號向右位移	a >>> b
&	位元且	a & b
^	位元互斥或	a ^ b
|	位元包含或	a | b

以下例子示範位元運算子的使用

class BitLogicDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;
        int b = 3;
        
        System.out.println(~a);
        System.out.println(b << 2);
        System.out.println(b >> 2);
        System.out.println(b >>> 2);
        System.out.println(a & b);
        System.out.println(a | b);
        System.out.println(a ^ b);
    }
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   http://pydoing.blogspot.com/
   檔名：BitLogicDemo.java
   功能：示範位元邏輯運算子的使用
   作者：張凱慶
   時間：西元 2010 年 10 月 */

編譯後執行，結果如下



由於 5 用二進位 32 位元的表示為

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

取其補數變為

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

換算成十進位為 -6 。類似的 3 用二進位 32 位元的表示為

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

向左位移 2 個位元，變為

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100

空出的位元補上 0 ，就變成十進位數字的 12 ，向左位移 2 個位元，就是原數乘上 2² ，也就是說乘以 4 。由於向右位移直接把位元移開，原空出的位元補上 0 ，就變成

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

所以兩個運算結果都是 0 。且、或、互斥或的運算，以二進位表示如下

101 and 011 = 001
101 or 011 = 111
101 xor 011 = 110

因此 3 且 5 ，結果會是 1 ； 3 或 5 ，結果為 7 ； 3 互斥或 5 ，結果則是 6 。

中英文術語對照
資料	data
位元	bit
整數	integer
編碼	encoding
位元運算	bit operation
位元運算子	bitwise operator

運算式

• 算術運算
• 單元運算
• 相等性及關係運算
• 條件運算
• instanceof 運算
• 位元運算
• 指派運算

參考資料

http://download.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/op3.html
http://java.sun.com/docs/books/jls/third_edition/html/expressions.html

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