2.5　运算符

Java的运算符风格和功能与C\C++类似，运算符接1～2个操作数，运算后产生一个新的值。在Java中，运算符有许多，不过常用的是“+”“-”“*”“/”“=”等。

2.5.1　赋值运算符

赋值操作是由“=”运算符来完成的，意思是等号左边的变量（左值）取右边的值。赋值运算符的右边（右值）可以是任意的常量、变量、能返回值的表达式，但是赋值运算符左边必须是明确的变量。例如：a = 4，即将a变量赋值为4；但是4 = a就是错误的，因为赋值运算符左边是一个字面常量。

2.5.2　自增和自减运算符

有过C++语言经验的读者或许对C++中的自增和自减运算符记忆犹新，它可以把变量增加1。

自增运算符：

它相当于i = i + 1。

自减运算符：

它相当于i = i - 1。

有些读者会对++和--在变量前后的运算顺序搞不明白，你只需要记住，如果++（或--）运算符在变量前面，就先计算自增（或自减），如果++（或--）运算符在变量后面就先取变量的值再计算自增（或自减）。把下面的代码理解之后，对于自增和自减运算符在变量前后的区别就明白了。

2.5.3　算术运算符

在Java中，我们接触到的算术运算符有加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取模（%）。整数相除（/）如果有余数，则舍弃余数，保留整数（即商），不进行四舍五入。整数取模运算（%），即整数相除求余数；浮点数取模运算会返回小数余数。

在Java中，同样借鉴了C++的运算并赋值的简化符号（即复合赋值运算符），如果想把x加4然后把结果赋值给x可以写成“x += 4”。下面的例子演示了算术运算符的使用。

2.5.4　关系运算符

关系运算符用于在两个操作数之间判断关系，如果关系成立，则返回boolean类型的true值，如果关系不成立，则返回boolean类型的false值。这些关系运算符与C++语言的关系运算符相同：等于（==）、不等于（！=）、大于（>）、大于等于（>=）、小于（<）、小于等于（<=）。

例如：4 == 5的值为false，5 >= 2的值为true。

注意：在进行等于判断时，不要将两个等号写成一个，否则会变成赋值操作，导致不必要的问题出现。

2.5.5　布尔运算符

Java沿用了C++的习惯，用&&表示逻辑与，|| 表示逻辑或，！表示逻辑非。布尔运算符根据它的操作数的逻辑关系计算结果为true或false。逻辑与（&&）只有在两个操作数都为true时，其结果才为true；逻辑或（||）只要任何一个操作数为true，其结果就是true。逻辑非（！）顾名思义，非真即为假，非假即为真。

例如：true && false的结果为false，true || false的结果为true，！ture的结果为false。

此外，要注意的是，&& 和 || 都是按照“短路”的方式求值的，我们看下面的例子：

程序的计算结果为：

从计算结果可以看出，当逻辑与运算符的第一个表达式为false时，才会计算第二个表达式，因为false和任何操作数进行逻辑与运算其结果都是false，因此没有必要去计算第二个表达式。当逻辑或运算的第一个表达式为true时，不会计算第二个表达式，因为true和任何操作数进行逻辑或运算，其结果都是true，因此没有必要去计算第二个表达式。换句话说，&& 和 || 是按照“短路”的方式求值的。

2.5.6　位运算符

为了方便对二进制位进行操作，Java提供了4个位运算符：按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、按位取反（～）。

1.按位与

按位与和逻辑与的计算有些类似，只不过是把true改为了二进制的1，把false改为了二进制的0，不过，逻辑与是针对布尔值进行逻辑判断，而按位与则是对一个数的二进制位进行操作。

按位与其实很好掌握，你只需记住只有1、1为1就行了，其他都是0。

2.按位或

同样，按位或预算与逻辑或运算也是类似的，只不过把true改为二进制的1，把false改为二进制的0即可。按位或是对一个数的二进制位进行操作。

按位或也很好掌握，你只需记住只有0、0为0就可以了，其他都是1。

3.按位异或

按位异或有些不太好理解：两个二进制位的值不同时为1，相同时则为0。我们看表2-4。

从上面的例子可以看出，只要A和B的相同位的值不同时计算，结果就为1，否则为0。

位异或运算在某些场景下是非常有用的，比如我们要交换两个变量的值，通常的做法是定义一个临时变量来辅助完成两个变量值的交换，如代码2.9所示。

在去企业面试的时候可能会让你不使用临时变量完成两个数的交换，为此我们可以修改代码2.9的实现，如代码2.10所示。

这也实现了两个数的交换，不过这种实现方式有些问题，我们知道整数类型都有其表数范围，一旦超过了该范围，数据就会溢出。如果是两个很大的整数，你先进行相加操作，就有可能会造成数据的溢出，从而导致结果不正确，这个时候，使用位异或运算就能完美地解决这个问题，而且执行效率会很高，因为CPU执行位运算的效率是非常高的，这也是为什么很多算法都采用了位运算的原因。

继续修改代码2.10的实现，如代码2.11所示。

读者可以将5和3的二进制位列出来，然后按照位异或运算自己演算一下，就能更好地明白这个交换过程。

4.按位取反

取反就是把0变为1，1变为0，这是非常简单的一个概念。下面是一个按位取反的例子。

在对某个变量进行位运算后再赋值给该变量时，也可以使用复合赋值运算符，例如，把变量a与数值0xFF进行与运算并把结果赋值给a，可以写成：a &= 0xFF。

下面的例子综合了所有的位运算符。

程序的计算结果为：

读者可以使用Windows自带的计算器，查看十六进制值对应的十进制值。代码中Integer类的toHexString方法可以把一个整数转换成十六进制表示的字符串。

2.5.7　移位运算符

移位运算符也是对二进制位的操作，在Java中，移位运算符包括左移运算符（<<）、带符号右移运算符（>>）和无符号右移运算符（>>>）。

下面我们来看一下移位运算符的计算方式（假定整数17占一个字节），首先是左移运算：

当进行左移运算时，17的二进制值向左移动两位，并在右边补0，而左边多出的两位舍弃，得到结果：01000100，把它转换为十进制数就是68，而17×22=68，也就是说左移运算相当于对源操作数进行乘法运算，乘数是2的左移位数次方。不过这仅限于无符号整数，且没有溢出的情况下（也就是左边抛弃的值均为0时）。-17的位移运算原理相同。

接下来是带符号右移运算：

当进行带符号右移运算时，17的二进制值向右移动两位，并在左边补0，而右边多出的两位舍弃，得到结果：00000100，把它转换为十进制数就是4，而17÷22=4余1。也就是说，带符号右移运算相当于对源操作数进行除法，除数是2的右移位数次方，而余数就是舍弃的值。不过这也仅限于无符号整数。

对于-17来说，带符号右移只是在左边补位时补1，而右边多出的两位舍弃，得到结果：11111011。

最后是无符号右移运算：

对于正数来说，无符号右移与带符号右移计算结果相同，对于负数来说，无符号右移是在左边的空位上补0。

下面用一个例子来熟悉一下移位运算符。

计算结果为：

注意：本例的数值17是作为int类型参与运算的，移位运算符的计算结果也是int类型，所以“-17 >>> 2”的计算结果很大。由于是无符号右移，最左边的位置补0，因此结果变成了正数。

2.5.8　一元和二元运算符

一元和二元运算符是针对操作数的个数来说的，只需要一个操作数的运算符就称为一元运算符，如正号（+）、负号（-）、逻辑非（！）、自增（++）、自减（--）等。需要两个操作数的运算符就称为二元运算符，如算术运算符和关系运算符等。

2.5.9　三元运算符

熟悉C++的读者肯定会想到“？：”运算符，这个运算符接受三个操作数。它很像if/else语句，下面用一个例子来说明这个三元运算符的运算方式。

“？”前面的表达式要返回一个布尔值，当“a == 3”成立时，则执行冒号（：）左边的表达式，否则执行冒号右边的表达式。有时，这个三元运算符可以完成条件赋值的工作，而且比使用if/else语句要简便一些。

2.5.10　优先级

运算符优先级是规定表达式中出现多个不同运算符时的计算顺序。Java有着一套严格的运算符优先级定义，如表2-5所示。

运算符的优先级从上往下依次递减，即表格第一行的运算符优先级最高，最后一行的运算符优先级最低，同一行内的运算符具有相同的优先级。

在小学学数学时，老师会告诉我们先乘除、后加减的运算顺序，知道这一点就差不多够用了，没有必要去死记表2-5列出的运算符之间的优先级。在遇到运算符优先顺序不是很明确的情况下，最简单的方法就是使用圆括号来包裹表达式。例如：

如果是想计算b-3与3-c相除的结果再加上a，那么可以使用圆括号来界定表达式的计算顺序，如下所示：

提示：不要痴迷于运算符的优先级，写出“i = ++i+i+++i+++i；”这样的表达式并不能说明你的水平很高，使用圆括号比研究那些晦涩难理解的运算符优先级要简单许多。