聊一聊 Android 中巧妙的位操作

阿新 • • 發佈：2018-12-25

前言

我們之前，在計算機當中，它是以二進位制的形式來進行數的儲存和加減乘除的。

講解之前，我們先來了解一下基本的位操作

位操作	含義	具體含義
&	表示與	兩位同時為 1，結果才為 1，否則為 0
"\| "	表示或	兩位中只要有一個為 1，結果為 1
^	表示異或	兩位中數字不相同為 1，否則為 0
～	表示取法	為單目運算子，表示取反
<<	左移運算子	向左移動一位
>>	右移運算子	向右移動一位

與運算子 &

兩位同時為“1”，結果才為“1”，否則為“0”。

0 & 0 = 0; 0 & 1 = 0; 1 & 0 = 0; 1 & 1 = 1

或運算子 |

兩位中只要有一位為 1，結果就為 1

0 | 0 = 0; 0 | 1= 1; 1 | 0 = 1; 1 | 1 = 1

異或雲算符 ^

兩位中只要數字不相同，結果即為 1

0 ^ 0 = 0;1 ^ 0= 1;0 ^ 1 = 1; 1 ^ 1 = 0

取反運算子～

左移運算：

左移運算左移n位的時候，最左邊的n位將被丟棄，同時在最右邊補上n個0.比如：

右移運算：

對於 >> 運算子來說，右移：（正數左補0、負數左補1）

System.out.println(-3>>1);

結果是 -2 ,為什麼會是 -2 呢?下面我們來看一下

轉換成2進製為1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101

右移一位為1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110,顯而易見此為-2補碼.

對於 >>> 運算子

無符號右移（正數左補0負數左補1）

System.out.println(-3>>>1);

結果為 2147483646

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101無符號右移,高位補0,

01111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110,其為2147483646的原碼.

Android 中位運算子的應用

“|” 或運算子的應用

或運算子可以用來組合多種值。

舉個例子，在 Android 中，我們經常會看到這樣的寫法

TextView tv = new TextView(context）;
tv.setGravity(Gravity.CENTER_VERTICAL | Gravity.LEFT);

即 TextView 垂直居中並且向左對齊。

如果不採用或運算子來寫，採用布林值來記錄每一種狀態，那每一次繪製 TextView 的時候，你得判斷多少次，才能得出 TextView 的對其方向。

因為 TextView 的對齊方向有可能是左上，左下，左中，右上，右下，右中，中上，中下，垂直居中 ----。

採用或運算子來組合多種值的時候，為了便於獲取原來的狀態，這裡我們需要注意一下，採用位上錯開的原則：

什麼叫位上錯開？

舉個例子,假設 LEFT 的值為 0x0001，即第一位為1，CENTER_VERTICAL 的值為 0x0002 ，即第二位為 1，與 LEFT 第二位的值不同，那這樣就叫位上錯開。

into LEFT =  0x0001; 
int  CENTER_VERTICAL = = 0x0002；

位上錯開有什麼好處呢？

節省空間，避免不必要的屬性出現和維護成本（難道你想一個狀態用一個布林值來維護麼？）
獲取方便，編碼簡潔，位運算也更加高效

“&” 與運算子

判斷是否含有某種狀態

上面我們說到或運算子可以用來組合多種值，那我們如何判斷組合後的值含有某種狀態，其實很簡單。

跟原來的某一狀態進行與，若值與該狀態相等，證明含有該狀態

int gravity = tv.getGravity();
if ((gravity & Gravity.LEFT) == Gravity.LEFT) {

}

判斷是否是奇數或者偶數

只需判斷最後一位是1還是0
最後一位是1，說明是奇數。最後一位是0，說明是偶數
因為只有2的0次方才是奇數值1，其他的2的k(k = 1,2,….)都是偶數

public boolean isOdd(int num) {
    return (num & 1) != 0;
}

異或運算子的應用

異或運算子，只要兩位不相等，結果為 1，否則為 0.

因此，我們容易得出這一樣的結果

任何數和自己異或結果為零。
任何數和0做異或值不變

使用異或運算子實現值的交換

void Swap(int a, int b)  
{  
    if (a != b)  
    {  
        a ^= b;  
        b ^= a;  
        a ^= b;  
    }  
}

第一步 a^=b 即a=(a^b);
第二步 b^=a 即b=b^(ab)，由於^{運算滿足交換律，b}(a^b)=bb^a。由於一個數和自己異或的結果為0並且任何數與0異或都會不變的，所以此時b被賦上了a的值。
第三步 a^=b 就是a=a^{b，由於前面二步可知a=(a}b)，b=a，所以a=a^b即a=(ab)^a。故a會被賦上b的值。

再來個例項說明下以加深印象。int a = 13, b = 6;

a的二進位制為 13=8+4+1=1101(二進位制)

b的二進位制為 6=4+2=110(二進位制)

第一步 a^=b a = 1101 ^ 110 = 1011;
第二步 b^=a b = 110 ^ 1011 = 1101;即b=13
第三步 a^=b a = 1011 ^ 1101 = 110;即a=6

非運算子的運用

非運算子的作用就是按位取反。

值裡面去除某個狀態

或許，你會有這樣的一個疑問，如果我想剔除當前已經包含的一個值，需要怎麼辦？這時候就是“非”和“與”運算子聯合使用的時候了，且看下面程式碼

int left = 0x001;
int right = 0x002;
int top = 0x008;
int state = left | right;
System.out.println("剔除 right 狀態前 " + state);
state &= ~right;
System.out.println("剔除 right 狀態後 " + state);
state &= ~top;
System.out.println("剔除不存在的 top 狀態 " + state);

輸出 log 如下

剔除 right 狀態前 3
剔除 right 狀態後 1
剔除不存在的 top 狀態 1

變換符號

如對於-11和11，可以通過下面的變換方法將-11變成11

      1111 0101(二進位制) –取反-> 0000 1010(二進位制) –加1-> 0000 1011(二進位制)

同樣可以這樣的將11變成-11

      0000 1011(二進位制) –取反-> 0000 0100(二進位制) –加1-> 1111 0101(二進位制)

int SignReversal(int a)  
{  
    return ~a + 1;  
}

取絕對值

int my_abs(int a)  
{  
    int i = a >> 31;  
    return i == 0 ? a : (~a + 1);  
}

現在再分析下。對於任何數，與0異或都會保持不變，與-1即0xFFFFFFFF異或就相當於取反。因此，a與i異或後再減i（因為i為0或-1，所以減i即是要麼加0要麼加1）也可以得到絕對值。所以可以對上面程式碼優化下：

int my_abs(int a)  
{  
    int i = a >> 31;  
    return ((a ^ i) - i);  
}

左移與右移運算子的應用

用來判斷某一位是 1

/**
 * 判斷第 n 位是 否為 1，注意 n 從 0 開始
 * @param num
 * @param n
 * @return
 */
public static boolean nBitisOne(long num, int n) {
    if (num <= 0) {
        return false;
    }
    return (1 & (num >> n)) == 1;
}

小結

" | " 運算子用來組合值
" &" 運算子用來或者值的某個狀態或者去除值的某一個狀態
與非剔除值
非用來取反或者取絕對值

其實位操作符還有很多妙用，由於篇幅有限，這裡不再一一展開描述，下一篇，準備講解常見的位操作演算法題，敬請期待。

賣一下廣告，歡迎大家關注我的微信公眾號，掃一掃下方二維碼或搜尋微訊號 stormjun，即可關注。目前專注於 Android 開發，主要分享 Android開發相關知識和一些相關的優秀文章，包括個人總結，職場經驗等。