前言

看了好多大佬的視頻，或多或少都推薦了一本《碼出高效 Java開發手冊的書》，我也跟著大佬們買了一本，就當作是讀書筆記，記錄下我看到了什么，本人比較懶，可能讀的很慢，而且記錄的可能不全，設計的知識面也很淺顯，如有錯誤或遺漏，還請讀者斧正。另外十分推薦這本書，如果是萌新的話，也不是說看不懂，但是應該十分吃力，不是特別建議使用《碼出高效》入門。

1.1 走進0與1的世界

二進制是什么，以及簡單的運算

我們學計算機的，或者準備入門的都知道，這個世界上又10種人，一個是懂二進制的，一個是不懂二進制的。那么二進制具體是什么呢？

說實話，我也沒什么自信能夠說清楚，按照我自己的話就是：二進制就是一種數字表達形式，就像日常生活中的十進制數字一樣，不過逢十進一變成了逢二進一了而已。書上的內容是：簡單的說，計算機就是晶體管，電路板組裝起來的電子設備，無論是圖形圖像的渲染，網絡遠程共享，還是大數據計算，歸根結底多是0與1的信號處理。信息存儲和邏輯計算的元數據，只能是0和1，但是它們在不同的介質里的物理表現方式卻不是一樣的，如三極管的通電和斷電、CPU的低電平和高電平、磁盤的電荷左右方向。明確了0與1的物理表現形式后，設定基數為2，進位規則是“逢二進一”，借位規則是“借一當二”，所以稱為二進制。

1 = 1、10 = 2、100 = 4、1000 = 8、11000 = 24，即2^0 = 1、2^1 = 2、2^3 = 8、2^4 + 2^3 = 24

如何表示負數？答：二進制最左側的數字表示符號位，0表示整數，1表示復數。00100011 = 35，10100011 = -35。

如果使用二進制進行運算的話，就需要了解原碼，反碼，補碼是什么。原碼就是將原數字（十進制）變成二進制的樣子，注意符號位。正數的補碼與原碼，反碼是一樣的，而負數的補碼是反碼加1的結果。（反碼對于負數來說就是原碼取反，將原來是0變成1，將1變成0，符號位保持不變）二進制運算都是使用補碼進行運算的，只有加法，但是如果加上一個負數，就變成減法了，且符號位也參加運算超出的部分不計（如 00100011 + 11011101 = 00000000，正常來說因該是100000000，但是超出部分不算，就應該舍棄得到正確結果 35+ （-35） = 0）

00100011 = +35（正35的補碼），11011101 = -35（負35的補碼）

位移運算

這是一個大家很熟悉又很陌生的操作，可能你可能聽說過，一般情況下，位移運算比乘法或者除法運算，運行的更快，但是位移運算真的就像我們印象中的那樣，是簡單的乘以2^x或2x嗎？

“別人家的開發工程師”在代碼中經常使用這種操作方式進行高低位截取，哈希計算，甚至運用在乘除法運算中。向右移動1位近似表示除以2，十進制的奇數轉化為二進制數后，在向右移動中，最右邊的1將被直接抹去，說明向右移對于奇數并非完全相當于除以2。在左移<<與右移>>兩種運算中，符號位均參與移動，除負數往右移動，高位補1之外，其他情況均在空位出補0

正數/負數向左移<<1位向右移>>1位

正數（35的補碼00100011）	01000110 = 26+22+2^1 = 70	00010001 = 24+26 = 17(近似除2)
負數（-35的補碼11011101）	10111010 =1(1000101+1) = -70	11101110 = 1(0010001+1) = -18
正數（99的補碼01100011）	11000110 = -58	00110001 = 49
負數（-99的補碼10011101）	00111010 = 58	11001110 = -50

左移運算由于符號位參與向左移動，在移動后的結果中，最左位可能是1或者0，即正數向左移動的結果可能是正，也可能是負數。負數向左移動的結果同樣可能是正，也可能是負。

對于三個大于號的>>>無符號向右移動（注意不存在<<<無符號向左移動的運算方式），當向右移動時，正負數最高位均補0，正數不斷向右移動的最小值是0，而負數不斷右移的最小值是1.無符號意思為藐視符號位，符號位失去特權，必須向其他平常的數字位一起向右移動，高位直接補0，根本不關心是正數還是負數。次運算常用在高位轉低位的場景中，如下表左側為均補0.

正數/負數向右移>>>1位向右移>>>2位向右移>>>3位

正數(35的補碼 00100011)	00010001 = 17	00001000 = 8	00000100 = 4
負數(-35的補碼 11011101)	01101110 = 110	00110111 = 55	00011011 = 27

為何負數不斷地無符號右移的最小值是1呢？在實際編程中，位移運算僅作為用于整形（32位）和長整型（64位）數上，假如在整形數上移動的位數是32位，無論是否帶符號以及移動方向，均為本身。 因為移動的位數是一個mod32的結果，即35>>1和35>>33是一樣的結果。

按位取反（符號~),按位與(符號&),按位或(符號|),按位異或(符號^)

其中，按位與(&)運算典型的場景就是獲取網段值，IP地址與掩碼255.255.255.0進行按位與運算得到最高24位，即為當前IP的網段。按位運算的左右兩邊都是整形數。true&false這樣的方式也是合法的，因為boolean底層表示也是0與1.

按位與和邏輯與（符號位&&）運算都可以作用于條件表達式，但是后者有短路功能，表達式如下：

boolean a = true; boolean b = true; boolean c = (a=(1 == 2))&&(b = (1 == 2))

因為&&前邊的條件表達式，即(a=(1 == 2))的結果位false，觸發短路，直接退出，最后a的值位false，b的值位true。假如把&&變成&，則執行的結果a和b都是false。同樣邏輯或（||）也具有短路功能。

邏輯或，邏輯與運算只能針對布爾類型的條件表達式進行運算，7&&8這種運算表達式是錯誤的。

異或運算沒有短路能力，符號在鍵盤的數字6上方，在哈希算法中用于離散哈希值，**對應的位上不一樣才為1，**比如：1^1 = 0、1^0 = 1、0^0 = 0、0^1 = 1

以上就是閱讀《碼出高效》1.1的個人總結的內容，知識還蠻多的，但是在書上只有兩頁，我竟然妄圖一下午看完，真的是蜉蝣撼大樹，不自量力。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《码出高效》个人总结1.1 二进制，按位运算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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