Java位运算左移右移详解：原码反码补码与无符号右移的区别

为什么没有无符号左移呢？

在计算机中，位运算中左移跟符号没有关系的，因为最高位就是符号位。

例如8位的byte中最高位如果是1那就表示负数。如果是左移一位，那么最高位就会丢掉，最低位补0。

例如：1111 1111 << 1 就会变成 1111 1110。因此，不仅是Java，任何语言都没有无符号左移运算符。

位操作操作的是原码、反码还是补码？

原码、反码和补码都是用来表示数字的编码方式。

• 原码就是符号位加上真值的绝对值，即用第一位表示符号，其余位表示值。例如，如果是8位二进制，那么+1的原码为0000 0001，-1的原码为1000 00011。
• 反码的表示方法是：正数的反码是其本身；负数的反码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各个位取反。例如，+1的反码为0000 0001，-1的反码为1111 11101。
• 补码的表示方法是：正数的补码就是其本身；负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后+1。例如，+1的补码为0000 0001，-1的补码为1111 11111。

计算机内部使用补码来存储数字。这样做可以简化计算机底层电路设计，并且可以多表示一个最低数。例如，在8位二进制中，使用原码或反码表示时范围为[-127, +127]，而使用补码表示时范围为[-128, +127]。

左移 <<

将一个数对应的二进制表示整体左移，不考虑符号位，左边超出的部分舍弃，右边补零。

正数

以数字10为例，二进制表示为

00000000 00000000 00000000 00001010

第一位为符号位，0表示正数，1表示负数。左移1位之后为

00000000 00000000 00000000 00010100

十进制表示为20，相当于乘以2。HashMap扩容时将新容量增加为原来容量的两倍，就是使用左移实现的。

负数

以负数-10为例，二进制表示为

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

左移1位结果为

1111 1111 1111 1111 1111 1111 11110 1100

十进制为-20，也是相当于乘以2。

右移 >>

将一个数对应的二进制表示整体右移，考虑符号位，左边的用原有符号位补充，右边超出的部分舍弃。

正数

以10为例

00000000 00000000 00000000 00001010

右移1位

00000000 00000000 00000000 00000101

十进制表示为5，相当于除以2。ArrayList扩容时将新容量增加为原来的1.5倍，就是使用右移实现的。

负数

以负数-10为例

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

右移1位

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

十进制表示为-5，也是相当于除以2。

无符号右移 >>>

将一个数的二进制表示整体右移，不考虑符号位，左边部分总是以0填充，右边部分舍弃。

正数

和上面的右移一致。

负数

以-10为例

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

无符号右移1位

01111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

十进制表示为2147483643。HashMap中在求一个数最接近的2的N次幂时使用到了无符号右移。

超过32位的左移会怎样?

如果一个int型数字左移超过32位，如33位，相当于左移1位，右移、无符号右移同理。

a << n == a << (n % 32)

位移是一个取模的过程

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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