《Java从入门到失业》第三章：基础语法及基本程序结构（3.7）：运算符（自增自减、关系运算、逻辑运算、条件运算、位运算、赋值运算、类型转换）

3.7运算符

3.7.2自增自减运算符

       在程序中，变量的加1、减1操作是经常会碰到的。Java和其他语言一样，给我们提供了自增、自减运算符来方便的完成这些操作。“++”表示自增，“--”表示自减。我们看一个例子：

int a = 3;  
a++;  
System.out.println(a);// 结果是4  
int b = 8;  
b--;  
System.out.println(b);// 结果是7  

自增自减运算符会改变变量的值，因此它们的操作数不能是数值。例如5++就是一条非法的语句。另外这2个运算符还有另外一种形式，就是放在操作数的前面，我们看一个例子：

int a = 3;  
++a;  
System.out.println(a);// 结果是4  
int b = 8;  
--b;  
System.out.println(b);// 结果是7 

另外，我们还可以把变量和自增自减运算符当做一个整体，参与到赋值语句或者是运算表达式中。例如：

int a1 = 3;  
int b = a1++;  
int a2 = 3;  
int c = ++a2;  
int a3 = 3;  
int d = a3++ * 5;  
int a4 = 3;  
int e = ++a4 * 5;  
System.out.println(b);// 结果是3  
System.out.println(c);// 结果是4  
System.out.println(d);// 结果是15  
System.out.println(e);// 结果是20  

我们可以看到，无论是赋值语句，还是运算表达式，当++在操作数后面的时候，都是先赋值或先参与运算，然后再自己增加1。当++在操作数前面的时候，都是先自己增加1，再赋值或参与运算。对于自减也是一样。可以总结一个规律：运算符在前面时先起作用，运算符在后面时后起作用。

　　这里有一个小笑话，我们都知道C++语言，这门语言把++运算符用到语言命名上了，本意是C语言的扩展。但是根据运算法则，运算符在后面后起作用，因此反对C++的程序员说我们使用的它的时候还没起作用呢，应该命名为++C才对。

3.7.3关系运算符

　　前面的运算符对应数学中的加减乘除取余等运算，关系运算符对应的是比较2个数的关系，关系有等于、不等于、大于、大于等于、小于和小于等于。列表如下：

运算符	表达式	结果（假设a=15，b=10）
==	a==b	false
!=	a!=b	true
>	a>b	true
>=	a>=b	true
<	a<b	false
<=	a<=b	false

使用和结果都很简单，没什么可讲的。

3.7.4逻辑运算符

       逻辑运算包括3个：逻辑与、逻辑或、逻辑非，对应的运算符和说明如下：

运算符	表达式	说明
&&	expression1 && expression2	逻辑与。当且仅当两个操作数都为真，条件才为真
||	expression1 || expression2	逻辑或。如果任何一个为真，条件为真。
!	!expression1	逻辑非。用来反转操作数的逻辑状态。

例如：

boolean a = true;  
boolean b = false;  
boolean c = a && b;// 结果是false  
boolean d = a || b;// 结果是true  
boolean e = !a;// 结果是false

需要注意的是，逻辑与和逻辑或都是采用“短路”的方式进行运算的。就是某一个表示的结果已经能够确定整个运算表达式的结果的时候，剩下的表达式就不用再进行计算了。

例如：

int a = 5;  
boolean b = (a < 4) && (a++ < 10);// a<4结果是false，整个表达式结果就是false，因此a++不会运算，a的值依然是5  
  
int c = 5;  
boolean d = (c < 6) || (c++ < 10);// c<6结果是true，整个表达式结果就是true，因此a++不会运算，c的值依然是5

3.7.5条件运算符

　　条件运算符也被称为三元运算符。该运算符有3个操作数，并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量，表达式为：

condition ? expression₁ : expression₂

当条件condition为真时，计算expression₁并返回，否则计算expression₂并返回。

例如：

int a = 5;  
int b = 10;  
int c = 20;  
int d = a < b ? c + a : c + b;// a<b结果是true，因此d=c+a=25

3.7.6位运算符

       在Java中，处理整型数值时，可以直接对数值的二进制的各个位进行操作，我们先列一个表，然后再进行例子演示：

操作符	说明
&	按位与操作符。如果相对应位都是1，则结果为1，否则为0
|	按位或操作符。如果相对应位都是0，则结果为0，否则为1
^	按位异或操作符。如果相对应位值相同，则结果为0，否则为1
~	按位取反操作符。翻转操作数的每一位，即0变成1，1变成0
<<	按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数
>>	按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数
>>>	按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移，移动得到的空位以零填充。

我们看一个例子：

int a = 55; // 二进制为 0011 0111  
int b = 18; // 二进制为 0001 0010  
int c = a & b;// 结果二进制为 0001 0010，18  
int d = a | b;// 结果二进制为 0011 0111，55  
int e = a ^ b;// 结果二进制为0010 0101，37  
int f = ~a;// 结果二进制为 1100 1000，-56  
int g = a << 2;// 结果二进制为 1101 1100，220  
int h = a >> 2;// 结果二进制为 0000 1101，13  
int i = a >>> 2;// 结果二进制为 0000 1101，13 

对于按位与&运算，有个小技巧，就是可以快速判断一个整数m的二进制从右往左数第n位是否为1，判断方法为看m&2^n-1的值，值为0，则第n位为0，值为2^n-1，则第n为为1。

对于<<运算，要注意几点：

1. 对byte、short、char型进行左移运算，移位之前，它们会自动转换为int
2. 右侧的参数，需要进行模32运算，其实就是保证右侧的参数小于32（当左侧是long，则模64，保证右侧的参数小于64），因为左移超过32没有意义。
3. 因为右侧参数不可能超过32（64），所以其实符号位是不变的。
4. 左移n位，其实相当于乘以2ⁿ（由十进制转二进制公式可以得出）

例如：

20的二进制补码：0001 0100，左移两位后：0101 0000，结果是80　　

-20的二进制补码：1110 1100，左移两位后：1011 0000，结果是-80

对于>>运算，需要注意几点：

1. 右移是带符号移动的，即如果是正数，高位补0，如果负数，高位补1
2. 右移n位，相当于除以2ⁿ取整

例如：

20的二进制补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

右移两位后：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101，结果是5

-20的二进制补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100

右移两位后：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011，结果是-5

对于>>>运算，需要注意几点：

1. 右移是不带符号的，即不管正负，高位都补0

例如：

20的二进制补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

右移两位后：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101，结果是5

-20的二进制补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100

右移两位后：0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011，结果是1073741819

 3.7.7赋值运算符

       Java还支持把一些二元运算符和赋值符号联合起来使用，我们把它们称为赋值运算符，归结如下：

操作符	说明	举例
+=	左操作数加右操作数，结果赋值给左操作数	C += A即C = C + A
-=	左操作数减右操作数，结果赋值给左操作数	C -= A即C = C - A
*=	左操作数乘右操作数，结果赋值给左操作数	C *= A即 C = C * A
/=	左操作数除以右操作数，结果赋值给左操作数	C /= A即C = C / A
%=	左操作数对右操作数取模，结果赋值给左操作数	C %= 2即C = C % 2
<<=	左操作数左移右操作数，结果赋值运算符	C <<= 2即C = C << 2
>>=	左操作数右移右操作数，结果赋值运算符	C >>= 2即C = C >> 2
>>>=	左操作数右移右操作数，结果赋值运算符	C >>>= 2即C = C >>> 2
&=	左操作数和右操作数按位与，结果赋值给左操作数	C &= 2即C = C & 2
^=	左操作数和右操作数按位异或，结果赋值给左操作数	C ^= 2即C = C ^ 2
|=	左操作数和右操作数按位或，结果赋值给左操作数	C |= 2即C = C | 2

3.7.8运算优先级

       Java可以在一个表达式中进行多个运算，这就涉及到运算符优先级问题了。下表按优先级从高到底给出运算符的排序（排在一行的优先级相同）：

操作符	结合性
[] 、()、 .(点操作符)	从左向右
++、--、 +（一元运算）、-（一元运算）、!、~	从右向左
*、/、%	从左向右
+、-	从左向右
<<、>>、.>>>	从左向右
<、<=、>、>=	从左向右
==、!=	从左向右
&	从左向右
^	从左向右
|	从左向右
&&	从左向右
||	从左向右
?:	从右向左
=、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、<<=、>>=、>>>=	从右向左

是不是看着头都大了？笔者也头大，笔者强烈不推荐在一个表达式中使用多个运算符，可读性太差了。

3.7.9数值类型转换

       在程序的运行过程中，经常会碰到一种数值转换为另一种数值类型。有时候是程序自动转换的，有时候是我们用代码显性转换的。下图列出了数值类型转换的过程：

 

需要注意的是，对于int转float、long转float，long转double，是可能会丢失精度的。例如：

int n = 123456789;  
float f = n;// n包含的位数比float多，结果f为1.23456792E8

3.7.9.1自动类型转换

       自动类型转换经常发生在2个不同类型操作数进行二元操作时。例如：

int n = 123;  
float f = 456.3f;  
float ff = n + f;// 自动将n转换为float，然后相加，结果是579.3  

对于这种自动转换，遵循如下规则：

• 如果两个操作数中有一个double，则另一个会转换为double。
• 否则如果有一个操作数是float，另一个会转换为float。
• 否则如果有一个操作数是long，另一个会转换为long。
• 否则两个操作数都被转换为int。

3.7.9.2强制类型转换

       上面我们知道了自动类型转换，有时候我们想把double转换为int，可以吗？Java中是允许这种数值转换的，方法就是用强制类型转换，但是会丢失精度。强制类型转换的格式为：

(type)value

type是最终想要的类型，value是被强制转换的原数值，例如：

float f = 456.3f;  
int nf = (int) f;// 截断小数部分，结果是456

需要注意的是，如果将一个数值从一种类型转换为另一种类型，但是又超出目标类型的范围，结果就会无法预料。例如把300转换为byte类型：

byte b = (byte) 300;// 结果是44