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JAVA面试题解惑系列(十一)——这些运算符你是否还记得?

2018年05月23日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5937字 ⁄ 字号 评论关闭

有些运算符在JAVA语言中存在着,但是在实际开发中我们或许很少用到它们,在面试题中却时常出现它们的身影,对于这些运算符的含义和用法,你是否还记得呢?

自增(++)和自减(--)运算符

我们先来回答几个问题吧:

Java代码

int i = 0;
int j = i++;
int k = --i;

这段代码运行后,i等于多少?j等于多少?k等于多少?太简单了?好,继续:

Java代码

int i = 0;
int j = i++ + ++i;
int k = --i + i--;

代码执行后i、j、k分别等于多少呢?还是很简单?好,再继续:

Java代码

int i=0;
System.out.println(i++);

这段代码运行后输出结果是什么?0?1?

Java代码

float f=0.1F;
f++;
double d=0.1D;
d++;
char c='a'
c++;

上面这段代码可以编译通过吗?为什么?如果你能顺利回答到这里,说明你对自增和自减运算符的掌握已经很好了。

为了分析出上面提出的几个问题,我们首先来回顾一下相关知识:

自增(++):将变量的值加1,分前缀式(如++i)和后缀式(如i++)。前缀式是先加1再使用;后缀式是先使用再加1。

自减(--):将变量的值减1,分前缀式(如--i)和后缀式(如i--)。前缀式是先减1再使用;后缀式是先使用再减1。

在第一个例子中,int j=i++;是后缀式,因此i的值先被赋予j,然后再自增1,所以这行代码运行后,i=1、j=0;而int k=--i;是前缀式,因此i先自减1,然后再将它的值赋予k,因此这行代码运行后,i=0、k=0。

在第二个例子中,对于int j=i++ + ++i;,首先运行i++,i的值0被用于加运算(+),之后i自增值变为1,然后运行++i,i先自增变为2,之后被用于加运算,最后将i两次的值相加的结果0+2=2赋给j,因此这行代码运行完毕后i=2、j=2;对于int k=--i + i--;用一样的思路分析,具体过程在此不再赘述,结果应该是i=0、k=2。

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JAVA面试题解惑系列(十一)——这些运算符你是否还记得?。

自增与自减运算符还遵循以下规律:

可以用于整数类型byte、short、int、long,浮点类型float、double,以及字符串类型char。

在Java5.0及以上版本中,它们可以用于基本类型对应的包装器类Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character。

它们的运算结果的类型与被运算的变量的类型相同。

下面的这个例子验证以上列出的规律,它可以编译通过并执行。

Java代码
 

public cla Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 整型
		byte b = 0;
		b++;
		// 整型
		long l = 0;
		l++;
		// 浮点型
		double d = 0.0;
		d++;
		// 字符串
		char c = 'a'
		c++;
		// 基本类型包装器类
		Integer i = new Integer(0);
		i++;
	}
}

按位运算符

你还能说出来按位运算符一共有哪几种吗?对比下面的列表看看,有没有从你的记忆中消失了的:

按位与运算(&am):二元运算符。当被运算的两个值都为1时,运算结果为1;否则为0。

按位或运算(|):二元运算符。当被运算的两个值都为0时,运算结果为0;否则为1。

按位异或运算(^):二元运算符。当被运算的两个值中任意一个为1,另一个为0时,运算结果为1;否则为0。

按位非运算(~):一元运算符。当被运算的值为1时,运算结果为0;当被运算的值为0时,运算结果为1。

这里不像我们看到的逻辑运算符(与运算&amam、或运算||、非运算!)操作的是布尔值true或false,或者是一个能产生布尔值的表达式;“按位运算符”所指的“位”就是二进制位,因此它操作的是二进制的0和1。在解释按位运算符的执行原理时,我们顺便说说它们和逻辑运算符的区别。

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[list=1]

逻辑运算符只能操作布尔值或者一个能产生布尔值的表达式;按位运算符能操作整型值,包括byte、short、int、long,但是不能操作浮点型值(即float和double),它还可以操作字符型(char)值。按位运算符不能够操作对象,但是在Java5.0及以上版本中,byte、short、int、long、char所对应的包装器类是个例外,因为JAVA虚拟机会自动将它们转换为对应的基本类型的数据。

下面的例子验证了这条规律:

Java代码
 

public cla BitOperatorTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 整型
		byte b1 = 10, b2 = 20;
		System.out.println("(byte)10 &am (byte)20 = " + (b1 &am b2));
		// 字符串型
		char c1 = 'a', c2 = 'A'
		System.out.println("(char)a | (char)A = " + (c1 | c2));
		// 基本类型的包装器类
		Long l1 = new Long(555), l2 = new Long(666);
		System.out.println("(Long)555 ^ (Long)666 = " + (l1 ^ l2));
		// 浮点型
		float f1 = 0.8F, f2 = 0.5F;
		// 编译报错,按位运算符不能用于浮点数类型
		// System.out.println("(float)0.8 &am (float)0.5 = " + (f1 &am f2));
	}
}

运行结果:

(byte)10 &am (byte)20 = 0

(char)a | (char)A = 97

(Long)555 ^ (Long)666 = 177

逻辑运算符的运算遵循短路形式,而按位运算符则不是。所谓短路就是一旦能够确定运算的结果,就不再进行余下的运算。下面的例子更加直观地展现了短路与非短路的区别:

Java代码
 

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public cla OperatorTest {
	public boolean leftCondition() {
		System.out.println("执行-返回值:false;方法:leftCondition()");
		return false;
	}

	public boolean rightCondition() {
		System.out.println("执行-返回值:true;方法:rightCondition()");
		return true;
	}

	public int leftNumber() {
		System.out.println("执行-返回值:0;方法:leftNumber()");
		return 0;
	}

	public int rightNumber() {
		System.out.println("执行-返回值:1;方法:rightNumber()");
		return 1;
	}

	public static void main(String[] args) {
		OperatorTest ot = new OperatorTest();

		if (ot.leftCondition() &amam ot.rightCondition()) {
			// do something
		}
		System.out.println();

		int i = ot.leftNumber() &am ot.rightNumber();
	}
}

运行结果:

执行-返回值:false;方法:leftCondition()

执行-返回值:0;方法:leftNumber()

执行-返回值:1;方法:rightNumber()

运行结果已经很明显地显示了短路和非短路的区别,我们一起来分析一下产生这个运行结果的原因。当运行“ot.leftCondition() &amam ot.rightCondition()”时,由于方法leftCondition()返回了false,而对于&ldquoamamrdquo;运算来说,必须要运算符两边的值都为true时,运算结果才为true,因此这时候就可以确定,不论rightCondition()的返回值是什么,“ot.leftCondition() &amam ot.rightCondition()”的运算值已经可以确定是false,由于逻辑运算符是短路的形式,因此在这种情况下,rightCondition()方法就不再被运行了。

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而对于“ot.leftNumber() &am ot.rightNumber()”,由于“leftNumber()”的返回值是0,对于按位运算符&ldquoamrdquo;来说,必须要运算符两边的值都是1时,运算结果才是1,因此这时不管“rightNumber()”方法的返回值是多少,“ot.leftNumber() &am ot.rightNumber()”的运算结果已经可以确定是0,但是由于按位运算符是非短路的,所以rightNumber()方法还是被执行了。这就是短路与非短路的区别。

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移位运算符

移位运算符和按位运算符一样,同属于位运算符,因此移位运算符的位指的也是二进制位。它包括以下几种:

左移位(<lt;):将操作符左侧的操作数向左移动操作符右侧指定的位数。移动的规则是在二进制的低位补0。

有符号右移位(>gt;):将操作符左侧的操作数向右移动操作符右侧指定的位数。移动的规则是,如果被操作数的符号为正,则在二进制的高位补0;如果被操作数的符号为负,则在二进制的高位补1。

无符号右移位(>gtgt;):将操作符左侧的操作数向右移动操作符右侧指定的位数。移动的规则是,无论被操作数的符号是正是负,都在二进制位的高位补0。

注意,移位运算符不存在“无符号左移位(<ltlt;)”一说。与按位运算符一样,移位运算符可以用于byte、short、int、long等整数类型,和字符串类型char,但是不能用于浮点数类型float、double;当然,在Java5.0及以上版本中,移位运算符还可用于byte、short、int、long、char对应的包装器类。我们可以参照按位运算符的示例写一个测试程序来验证,这里就不再举例了。

与按位运算符不同的是,移位运算符不存在短路不短路的问题。

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写到这里就不得不提及一个在面试题中经常被考到的题目:

引用

请用最有效率的方法计算出2乘以8等于几?

这里所谓的最有效率,实际上就是通过最少、最简单的运算得出想要的结果,而移位是计算机中相当基础的运算了,用它来实现准没错了。左移位&ldquoltltrdquo;把被操作数每向左移动一位,效果等同于将被操作数乘以2,而2*8=(2*2*2*2),就是把2向左移位3次。因此最有效率的计算2乘以8的方法就是“2<lt;3”。

最后,我们再来考虑一种情况,当要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数时,结果会是怎样呢?比如,1<lt;35=?呢?

这里就涉及到移位运算的另外一些规则:

byte、short、char在做移位运算之前,会被自动转换为int类型,然后再进行运算。

byte、short、int、char类型的数据经过移位运算后结果都为int型。

long经过移位运算后结果为long型。

在左移位(<lt;)运算时,如果要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数,那么先将要求移位数对该类型所能表示的最大位数求余后,再将被操作数移位所得余数对应的数值,效果不变。比如1<lt;35=1<lt;(35%32)=1<lt;3=8。

对于有符号右移位(>gt;)运算和无符号右移位(>gtgt;)运算,当要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数时,那么先将要求移位数对该类型所能表示的最大位数求余后,再将被操作数移位所得余数对应的数值,效果不变。。比如100>gt;35=100>gt;(35%32)=100>gt;3=12。

下面的测试代码验证了以上的规律:

Java代码
 

public atract cla Test {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("1 <lt; 3 = " + (1 <lt; 3));
		System.out.println("(byte) 1 <lt; 35 = " + ((byte) 1 <lt; (32 + 3)));
		System.out.println("(short) 1 <lt; 35 = " + ((short) 1 <lt; (32 + 3)));
		System.out.println("(char) 1 <lt; 35 = " + ((char) 1 <lt; (32 + 3)));
		System.out.println("1 <lt; 35 = " + (1 <lt; (32 + 3)));
		System.out.println("1L <lt; 67 = " + (1L <lt; (64 + 3)));
		// 此处需要Java5.0及以上版本支持
		System.out.println("ew Integer(1) <lt; 3 = " + (new Integer(1) <lt; 3));
		System.out.println("10000 >gt; 3 = " + (10000 >gt; 3));
		System.out.println("10000 >gt; 35 = " + (10000 >gt; (32 + 3)));
		System.out.println("10000L >gtgt; 67 = " + (10000L >gtgt; (64 + 3)));
	}
}

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运行结果:

1 <lt; 3 = 8

(byte) 1 <lt; 35 = 8

(short) 1 <lt; 35 = 8

(char) 1 <lt; 35 = 8

1 <lt; 35 = 8

1L <lt; 67 = 8

new Integer(1) <lt; 3 = 8

10000 >gt; 3 = 1250

10000 >gt; 35 = 1250

10000L >gtgt; 67 = 1250

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