ビットごとの論理演算子

& (and)、| (or)、~ (not)、および ^ (排他的論理和) の 4 ビット論理演算子があります。単項演算子である ~ (ビットごとの否定) を除き、残りは二項演算子です。それらの基本的な使用法を表 1 に示します。

オペレーター	意味	例	結果
&	ビット単位の論理積演算 (AND)	4&5	4
\|	ビット単位の論理和演算 (OR)	4 \| 5	5
^	ビットごとの排他的論理和 (XOR)	4 ^ 5	1
～	ビットごとの否定演算 (NOT)	～4	-5

ビット単位の AND 演算子

ビットごとの AND 演算子はであり&、その演算規則は、演算に含まれる数値の下位を並べ、上位を 0 で埋め、対応する 2 進数のビットが同時に 1 の場合、計算結果は次のようになります。 1、それ以外の場合は0です。したがって、任意の数値と 0 をビットごとに AND 演算した結果は 0 になります。

たとえば、次のような式です。

100&0

図 1 は演算プロセスを示しており、結果は 0 です。

図1 100ビットと0の演算過程

以下は、2 つの非ゼロ数値に対してビット単位の AND 演算を実行するプロセスです。

int x = 5,y = 12; // 创建整型变量保存两个数int z = x&y; // 对这两个数进行位与运算，结果保存到z

これら 2 行のステートメントが実行されると、変数 Z の値は 4 になります。図 2 に演算プロセスを示します。

図2 5ビットと12ビットの演算処理

ビットごとの OR 演算子

ビット OR 演算子はであり|、その演算規則は、演算に含まれる数値が下位に整列され、上位はゼロで埋めるには不十分です。対応する 2 進ビットのうち 1 つだけが 1 の場合、結果は 1 になります。対応する 2 進ビットがすべて 0 の場合、結果は 0 になります。

以下は、ビットごとの OR 演算子を使用した式です。

11|7

演算結果は 15 であり、その演算過程を図 3 に示します。

図3 11または7の操作プロセス

ビットごとの XOR 演算子

ビット排他的 OR 演算子はであり^、その演算規則は次のとおりです: 演算に含まれる数値は下位に整列され、上位はゼロを埋めるのに不十分です。対応する 2 進数のビットが同じ (0 または 1 の両方) 場合同時に)、結果は 0、対応するビットが異なる場合、結果は 1 になります。

以下は、ビットごとの XOR 演算子を使用した式です。

11^7

演算結果は 12 となり、その演算過程を図 4 に示します。

図4 11ビットXOR 7の演算過程

ヒント: 一部の高級言語では、演算子は^累乗演算子として使用されるため、その区別に注意する必要があります。

ビット否定演算子

ビット反転演算子はであり~、その演算規則はオペランドを 1 つだけ演算し、オペランド 2 進数の 1 を 0 に、0 を 1 に変更します。

以下は、ビットごとの否定演算子を使用した式です。

~10

演算結果は 65525 となり、その演算過程を図 5 に示します。

図5 10ビット反転の演算過程

次のプログラムを使用して、この操作の結果を確認できます。

int i = 10;System.out.printf("%d \n",~i);

上記のプログラムをコンパイルして実行すると、出力が 65525 ではなく -11 であることがわかります。これは、否定後の結果が 16 進数であり、上記のプログラムでは出力を 10 進数に変換するために %d が使用されているためです。

次のステートメントを使用すると、16 進数の結果を表示できます。

int i=10;System.out.printf("%x \n",~i);

出力結果は fff5 であることがわかります。バイナリに変換すると 1111111111110101 になります。この 2 進数の最上位ビットは 1 で、数値が負であることを示します。最上位ビットに加えて、ビット単位の反転に 1 を加算して、元のバイナリコード 1000000000001011 (10 進数で -11) を取得します。

注: ビット演算子のオペランドには、整数または文字データとそのバリアントのみを使用できます。float、double、long などの複雑なデータ型は使用できません。

シフト演算子

シフト演算子は、指定された 2 進数の桁数だけオペランドを特定の方向 (左または右) に移動するために使用されます。表 2 に、Java 言語の 2 つの変位演算子をリストします。これらは両方とも両眼演算子です。

1 ビットを右にシフトすることは 2 で除算することと等価であり、n ビットをシフトすることは $2^nで除算することと等価です。$ パワー

オペレーター	意味	例	結果
»	右シフト演算子	8»1	4
«	左シフト演算子	9«2	36

左シフト演算子

左シフト演算子はで«、その演算規則は次のとおりです。すべての数値を 2 進形式の対応する桁数だけ左にシフトし、上位ビットを削除 (破棄) し、下位ビットを 0 で埋めます。

たとえば、整数 11 を 1 ビット左にシフトするプロセスを図 6 に示します。

図6 11を1ビット左シフトする演算過程

図 6 からわかるように、元の数値のすべての 2 進ビットが 1 ビット左にシフトされます。元々左側にあった最上位ビット 0 はシフトアウトされて破棄され、最後に 0 が追加されてビットが構成されます。最終結果は 22 で、これは元の数値の 2 倍に相当します。

右シフト演算子

右シフト演算子はであり»、その演算規則は次のとおりです。すべての数値を 2 進形式で対応する桁数だけ右に移動し、下位ビットを削除 (破棄) し、上位ビットを 0 で埋めます。

たとえば、整数 11 を 1 ビット右にシフトするプロセスを図 7 に示します。

図7 11を1ビット右シフトする演算過程

図 7 からわかるように、元の数値のすべての 2 進ビットが 1 ビット右にシフトされます。もともと右側にあった最下位ビット 1 はシフトアウトされて破棄され、最上位ビットに 0 が追加されて補われます。最終結果は 5 で、これは元の数値を 2 で割った結果と等価です。

複合ビット単位代入演算子

すべての 2 項ビット演算子には、代入とビット演算を組み合わせた短縮形式があります。複合ビット単位の代入演算子は、ビット単位の論理演算子およびシフト演算子と組み合わせた代入演算子で構成されます。表 3 は、複合ビット割り当て演算子の組み合わせを示しています。

オペレーター	意味	例	結果
&=	ビット単位と代入	数値 1 &= 数値 2	num 1=num 1 & num2 と同等
\|=	ビット単位または代入	数値 1 \|= 数値 2	num 1=num 1 \| num2 と同等
^=	ビット単位の XOR 割り当て	数値 1 ^= 数値 2	num 1=num 1 ^ num2 と同等
-=	ビットごとの逆代入	数値1 -= 数値2	num 1=num 1 - num2 と同等
«=	ビット単位の左シフト代入	数値1 «= 数値2	num 1=num 1 « num2 と同等
»=	ビット単位の右シフト代入	数値 1 »= 数値 2	num 1 = num 1 » num2 と同等

次のプログラムは、いくつかの int 変数を定義し、ビット割り当ての短縮形を使用して、計算された値を対応する変数に割り当てます。

int a = 1;int b = 2;int c = 3;a &= 4;a |= 4;a ^= c;a -= 6;b >>= 1;c <<= 1;System.out.println("a = " + a);System.out.println("b = " + b);System.out.println("c = " + c);

このプログラムの出力は次のとおりです。

a = 1
b = 1
c = 6