Java运算符详解

鲜于言悠

发布于 2024-05-24 11:08:09

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发布于 2024-05-24 11:08:09

文章被收录于专栏：c/c++的学习笔记

前言

Java运算符用于执行各种操作，包括算术、比较、位运算、逻辑运算和赋值等。这些运算符允许程序员在代码中执行各种计算、判断和赋值任务，从而控制程序的流程和输出结果。掌握Java运算符的使用对于编写高效、准确的Java程序至关重要。

一、算术运算符

基本四则运算符

 + - * / %

规则比较简单, 值得注意的是除法:

注意要点

int/int

int / int 结果还是 int, 需要使用 double 来计算

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    System.out.println(a / b);
}

0 不能作为除数

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 0;
    System.out.println(a / b);
}

% 表示取余

% 表示取余, 不仅仅可以对 int 求模, 也能对 double 来求模

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(11.5 % 2.0);

}

增量赋值运算符

+= -= *= /= %=

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    a += 1; // 等价于 a = a + 1
    System.out.println(a);
}

自增/自减运算符

++ --

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = ++a;
    System.out.println(b);
    int c = a++;
    System.out.println(c);
}

结论

如果不取自增运算的表达式的返回值, 则前置自增和后置自增没有区别.
如果取表达式的返回值, 则前置自增的返回值是自增之后的值, 后置自增的返回值是自增之前的值.

二、关系运算符

关系运算符主要有六个

== != < > <= >=

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a == b);
    System.out.println(a != b);
    System.out.println(a < b);
    System.out.println(a > b);
    System.out.println(a <= b);
    System.out.println(a >= b);
}

注意: 关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型.

三、逻辑运算符

逻辑运算符主要有三个

&& || !

注意: 逻辑运算符的操作数(操作数往往是关系运算符的结果)和返回值都是 boolean .

逻辑与 &&

规则: 两个操作数都为 true, 结果为 true, 否则结果为 false.

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
    System.out.println(a < b && b < c);
}

逻辑或 ||

规则: 两个操作数都为 false, 结果为 false, 否则结果为 true

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
    System.out.println(a < b || b < c);
}

逻辑非 !

规则: 操作数为 true, 结果为 false; 操作数为 false, 结果为 true(这是个单目运算符, 只有一个操作数).

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(!(a < b));
}

短路求值

&& 和 || 遵守短路求值的规则.

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false
    System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true
}

我们都知道, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常.

但是上面的代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值.

结论

对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式的整体的值一定是 false, 无需计算右侧表达式.
对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式的整体的值一定是 true, 无需计算右侧表达式.

& 和 |

& 和 | 如果操作数为 boolean 的时候, 也表示逻辑运算. 但是和 && 以及 || 相比, 它们不支持短路求值.

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(10 > 20 & 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常
    System.out.println(10 < 20 | 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常
}

四、位运算符

Java 中对数据的操作的最小单位不是字节, 而是二进制位.

位运算符主要有四个

& | ~ ^

位操作表示按二进制位运算.

计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算.

按位与 &:

如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0.

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a & b);
}

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

按位或 |

如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1.

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a | b);
}

运算方式和按位于类似.

注意: 当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算.

按位取反 ~

如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0

public static void main(String[] args) {
    int a = 0xf;
    System.out.printf("%x\n", ~a);
}

注意

0x 前缀的数字为十六进制数字. 十六进制可以看成是二进制的简化表示方式. 一个十六进制数字对应 4 个二进制位.
0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
\n 表示换行符

按位异或 ^

如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1.

public static void main(String[] args) {
    int a = 0x1;
    int b = 0x2;
    System.out.printf("%x\n", a ^ b);
}

五、移位运算

移位运算符有三个

<< >> >>>

都是按照二进制位来运算

左移 <<

最左侧位不要了, 最右侧补 0.

public static void main(String[] args) {
    int a = 0x10;
    System.out.printf("%x\n", a << 1);
}

右移 >>

最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)

public static void main(String[] args) {
    int a = 0x10;
    System.out.printf("%x\n", a >> 1);
    int b = 0xffff0000;
    System.out.printf("%x\n", b >> 1);
}

无符号右移 >>>

最右侧位不要了, 最左侧补 0.

public static void main(String[] args) {
    int a = 0xffffffff;
    System.out.printf("%x\n", a >>> 1);
}

注意

左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

六、条件运算符

条件运算符只有一个

表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

当表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为表达式2 的值; 当表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为表达式3 的值.

也是 Java 中唯一的一个三目运算符, 是条件判断语句的简化写法.

public static void main(String[] args) {
    // 求两个整数的最大值
    int a = 10;
    int b = 20;
    int max = a > b ? a : b;
}

七、运算符的优先级

先看一段代码

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(1 + 2 * 3);
}

结果为 7, 说明先计算了 2*3 , 再计算 1+

System.out.println(10 < 20 && 20 < 30);

此时明显是先计算的 10 < 20 和 20 < 30, 再计算 &&. 否则 20 && 20 这样的操作是语法上有误的(&& 的操作数只能是boolean).

运算符之间是有优先级的. 具体的规则我们不必记忆. 在可能存在歧义的代码中加上括号即可.

Java运算符有不同的优先级，下面是按照优先级从高到低的顺序排列的常见运算符：

括号：()
一元运算符：+ (正号), - (负号), ++ (自增), -- (自减), ! (逻辑非)
乘性运算符：* (乘法), / (除法), % (取余)
加性运算符：+ (加法), - (减法)
移位运算符：<< (左移), >> (带符号右移), >>> (无符号右移)
关系运算符：> (大于), < (小于), >= (大于等于), <= (小于等于), instanceof (类型检查)
相等运算符：== (相等), != (不相等)
位运算符：& (位与), ^ (位异或), | (位或)
逻辑运算符：&& (逻辑与), || (逻辑或)
条件运算符：? : (三目运算符)
赋值运算符：= (赋值), +=, -=, *=, /=, %=, &=, ^=, |=, <<=, >>=, >>>=
Lambda表达式运算符：->
逗号运算符：,