1、前言

Java中的原码、补码与反码是进行位操作及类型转换时十分重要的知识点,因此这里简单做一点总结。

1.1 Java中原码、补码与反码

1.1.1 原码

原码比较好理解,也就是该数字不进行其他操作时数字最原始的二进制表示,在Java中我们有熟悉的byte,short,int,long的整数型基本数据类型以及float,double的浮点型基本数据类型。
在Java中,对于整数而言,其原码格式为最高位为符号位,该位上1表示负数而0表示正数,剩余位数为该数字的二进制表示。在这里我们简单用int型的整数5及-5看下例子:
5的原码00000000 00000000 00000000 00000101 -5的原码: 10000000 00000000 00000000 00000101 因此,对于原码来说,绝对值相等的正数和负数只有符号位不同。

1.1.2 反码

从反码开始略有些复杂了,正数的原码即为其反码,对于负数而言只需要将原码除符号位以外的位数取反(如果为0改为1,如果为1改为0),便得到了当前负数的反码。
我们依旧拿数字5举例:
5的反码: 00000000 00000000 00000000 00000101 -5的反码:11111111 11111111 11111111 11111010

1.1.3 补码

明白了反码的规则,补码的表示方法就很简单了,正数的原码即为其补码,负数的补码是上面取得的反码加1
5的补码: 00000000 00000000 00000000 00000101 -5的补码:11111111 11111111 11111111 11111011

同时注意:Java中所有基本数据类型均使用该数字的补码进行表示,所以在Java中测试5与-5的输出我们能看到这样的结果:

int i = 5;
    int j = -5;
    System.out.println(Integer.toBinaryString(i));
    //101  之前的29位全0被忽略了

    System.out.println(Integer.toBinaryString(j));
    //11111111111111111111111111111011
总结

正数:原码、反码、补码相同。
负数:反码符号位不变化,其余位数取反,补码即为反码+1。


2、位运算和移位运算

2.1 位运算

2.1.1 按 位 与 &

如果两个相应的二进制形式的对应的位数都为1,则结果为1,记为同1为1,否则为0。首先我们看一下对正数的运算

java二进制序列化代码_反码


java二进制序列化代码_反码_02

分别看一下正数和负数的具体运算步骤

java二进制序列化代码_Java_03


java二进制序列化代码_Java_04

正数直接取二进制运算,负数取反加一得补码再运算,得到的结果符号位为0,不需要做任何操作直接给出结果,后面会讲到如果结果为负数的情况

2.1.2 按位或 |

有1为1,否则为0

java二进制序列化代码_java二进制序列化代码_05


java二进制序列化代码_补码_06


分别看一下正数和负数的具体运算步骤

java二进制序列化代码_Java_07


java二进制序列化代码_Java_08


讲一下负数求反和补码的直接给结果,当运算结果符号位是1为负数,那就需要进行减1操作,再按位取反,这个时候得到的才是正确的结果

2.1.3 异或 ^

相同为0,不同为1

java二进制序列化代码_反码_09


java二进制序列化代码_补码_10

2.2 移位运算

2.2.1 左 移 (<< )

右边空出的位用0填补高位左移溢出则舍弃该高位。计算机中常用补码表示数据,注,用补码计算

java二进制序列化代码_补码_11


java二进制序列化代码_Java_12

2.2.2 右 移 (>> )

左边空出的位用0或者1填补。正数用0填补,负数用1填补。注:不同的环境填补方式可能不同;低位右移溢出则舍弃该位。

java二进制序列化代码_Java_13


java二进制序列化代码_补码_14

2.2.3 无 符 号 右 移 (>>> )

无符号右移:正数与右移规则一样,负数的无符号右移,就是相应的补码移位所得,在高位补0即可

java二进制序列化代码_java二进制序列化代码_15


java二进制序列化代码_反码_16