2.4 运 算 符

 

2.4  运  算  符

运算符也称为操作符，用于对数据进行计算和处理以及改变特定对象的值。运算符按照操作数的数目来分类，可以分为一元运算符（如“++”、“--”），二元运算符（如“+”和“<=”）、三元运算符（如“？:”）。运算按照符对数据的操作结果来分类，可以分为算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符。

运算符是进行特定类型运算的符号，下面将对Java语言中的运算符做详细的说明。

2.4.1  算术运算符

算术运算符用在数学表达式中，其用法和功能与数学（或其他计算机语言）中的一样，Java定义了下列算术运算符（见表2-5）。

表2-5  算术运算符及其含义

算术运算符的运算数必须是数字类型。算术运算符不能用在布尔类型上，但是可以用在char类型上，因为在Java中，char类型实质上是int类型的一个子集。

2.4.2  关系运算符

关系运算符用于测试两个操作数之间的关系，形成关系表达式。关系表达式将返回一个布尔值。关系运算符常与布尔逻辑运算符一起使用，作为流控制语句的判断条件。Java定义的关系运算符如表2-6所示。

表2-6  关系运算符及其含义

【例2-1】关系运算符的使用。

public class RelationalDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //a few numbers

        int i = 37;

        int j = 42;

        int k = 42;

        System.out.println("Variable values...");

        System.out.println("    i = " + i);

        System.out.println("    j = " + j);

        System.out.println("    k = " + k);

        //greater than

        System.out.println("Greater than...");

        System.out.println("    i > j = " + (i > j));  //false

        System.out.println("    j > i = " + (j > i));     //true

        System.out.println("    k > j = " + (k > j));     //false, they are equal

        //greater than or equal to

        System.out.println("Greater than or equal to...");

        System.out.println("    i >= j = " + (i >= j));   //false

        System.out.println("    j >= i = " + (j >= i));   //true

        System.out.println("    k >= j = " + (k >= j));   //true

        //less than

        System.out.println("Less than...");

        System.out.println("    i < j = " + (i < j));     //true

        System.out.println("    j < i = " + (j < i));     //false

        System.out.println("    k < j = " + (k < j));     //false

        //less than or equal to

        System.out.println("Less than or equal to...");

        System.out.println("    i <= j = " + (i <= j));   //true

        System.out.println("    j <= i = " + (j <= i));   //false

        System.out.println("    k <= j = " + (k <= j));   //true

        //equal to

        System.out.println("Equal to...");

        System.out.println("    i == j = " + (i == j));   //false

        System.out.println("    k == j = " + (k == j));   //true

        //not equal to

        System.out.println("Not equal to...");

        System.out.println("    i != j = " + (i != j));   //true

        System.out.println("    k != j = " + (k != j));   //false

    }

}

这个程序的输出如下：

Variable values…

    i = 37

    j = 42

    k = 42

Greater than…

    i > j = false

    j > i = true

    k > j = false

Greater than or equal to…

    i >= j = false

    j >= i = true

    k >= j = true

Less than…

    i < j = true

    j < i = false

    k < j = false

Less than or equal to…

    i <= j = true

    j <= i = false

    k <= j = true

Equal to…

    i == j = false

    k == j = true

Not equal to…

    i != j = true

    k != j = false

2.4.3  逻辑运算符

逻辑运算符用于进行逻辑运算。逻辑运算符有4个：“&&”、“||”、“！”、“^”，即与、或、非、异或。它们的运算规则如下：

当且仅当两个操作数的值均为true时，“&&”运算的结果才是true，否则都是false。

·    当且仅当两个操作数的值均为false时，“||”运算的结果才是false，否则都是true。

·“!”属于一元运算符，它只对一个自变量进行操作，生成与操作数相反的值。若输入true，则输出false；若输入false，则输出true。

·    仅当两个操作数的值分别为true和false时，“^”运算的结果才是true，否则都是false。

表2-7列出了逻辑运算符，表2-8列出了实例的逻辑运算结果。

表2-7  逻辑运算符及其含义

表2-8  逻辑运算结果

【例2-2】如何使用关系和逻辑运算符。

import java.util.*;

public class Bool {

public static void main(String[] args) {

Random rand=new Random();

int i=rand.nextInt()%100;

int j=rand.nextInt()%100;

System.out.println ("i="+i);

System.out.println ("j="+j);

System.out.println ("i>j is "+(i>j));

System.out.println ("i<j is "+(i<j));

System.out.println ("i>=j is "+(i>=j));

System.out.println ("i<=j is "+(i<=j));

System.out.println ("i==j is "+(i==j));

System.out.println ("i!=j is "+(i!=j));

System.out.println ("(i<10)&&(j<10) is "+((i<10)&&(j<10)));

System.out.println ("(i<10)||(j<10) is "+((i <10)||(j<10)));

}

}

在Java中只可以将逻辑运算符应用于布尔值。与C和C++不同，Java不可以将一个非布尔值当作布尔值在逻辑表达式中使用。

还要说明的一个问题是“短路”，它是Java进行逻辑运算时所独有的一个特性。

在进行逻辑运算时，只要能明确得出整个表达式为真或为假的结论，就能对整个表达式进行逻辑求值。因此，求解一个逻辑表达式时就有可能不必要对其所有的部分进行求值。

例如，一个逻辑表达式是：

<条件1>&&<条件2>&&<条件3>

在求解过程中，当判断出<条件1>为假时，则整个表达式的值必定为假，不需要再测试<条件2>和<条件3>。事实上，“短路”一词的由来正因于此。

2.4.4  位运算符

Java语言中的位运算总体来说分为两类：按位运算和移位运算。相应地也就提供了两类运算符：按位运算符和移位运算符。这些运算符只用于整型和字符型数据。

1．按位运算符

按位运算符允许操作两个整型数据中的单个“比特”，即二进制位。按位运算符会对两个自变量中对应的位执行布尔运算，并最终生成一个结果。由于Java的设计初衷是嵌入电视顶置盒内，所以这种低级操作仍被保留下来。然而，由于操作系统的进步，现在也许不必过于频繁地进行按位运算。

Java中有4种按位操作符，如表2-9所示。

表2-9  按位运算符及其含义

若两个输入位都是1，则“按位与”运算符在输出位上生成一个1；否则生成0。若两个输入位里至少有一个是1，则“按位或”运算符在输出位上生成一个1；只有在两个输入位都是0的情况下，它才会生成一个0。若两个输入位的某一个是1，但不全都是1，“按位异或”在输出位上生成一个1；否则生成一个0。“按位非”属于一元运算符；它只对一个自变量进行操作（其他所有运算符都是二元运算符）。“按位非”生成与输入位相反的值，即若输入0，则输出1；若输入1，则输出0。

按位运算符可与等号（=）结合使用，以便合并运算及赋值，如“&=”、“|=”、“^=”都是合法的。

2．移位运算符

移位运算符面向的运算对象也是二进制的“位”，用来处理整型数据。左移位运算符（<<）能将运算符左边的运算对象向左移动运算符右侧指定的位数（在低位补0）。有符号右移位运算符（>>）则将运算符左边的运算对象向右移动运算符右侧指定的位数。有符号右移位运算符使用了“符号扩展”：若值为正，则在高位插入0；若值为负，则在高位插入1。Java也添加了一种无符号右移位运算符（>>>），它使用了“零扩展”：无论正负，都在高位插入0。这一运算符是C或C++所没有的。

若对char、byte或者short类型的数据进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会自动转换成int类型；此时只有右侧的5个低位才会用到，这样可防止在一个子int数里移动不切实际的位数。若对一个long类型的数据进行移位处理，最后得到的结果也是long类型；此时只会用到右侧的6个低位，防止移动超过long类型的数据里现成的位数。但在进行无符号右移位时，也可能遇到一个问题。若对byte或short类型的数据进行右移位运算，则得到的可能不是正确的结果。它们会自动转换成int类型，并进行右移位，但零扩展不会发生，所以在这种情况下会得到-1的结果。另外，移位可与等号结合使用，如“<<=”、“>> =”、“>>> =”都是合法的。此时，运算符左边的变量会移动由右边的值指定的位数，再将得到的结果赋回左边的变量。

【例2-3】移位运算符示例。

public class URShift {

public static void main(String[] args) {

int i=-1;

i>>>=10;

System.out.println(i);

long l=-1;

l>>>=10;

System.out.println(l);

short s=-1;

s>>>=10;

System.out.println(s);

byte b=-1;

b>>>=10;

System.out.println(b);

}

}

2.4.5  复杂赋值运算符

在Java语言中，可以用基本的赋值运算符“=”来进行赋值。此外，还提供了几个简单的赋值运算符以同时进行算术运算、移位或按位操作。例如，将一个变量增加一个值并将结果赋值给该变量，一般可以这样使用赋值语句：

i = i + 2;

Java提供了“+=”运算符对上面的赋值语句进行简化，可将其改写为：

i += 2;

表2-10列出了所有的赋值运算符和它们的等价形式。

表2-10  复合赋值运算符

2.4.6  条件运算符

条件运算符的作用是根据表达式的真假决定变量的值。

条件运算符的一般形式为：

expression?statement1:statement2

expression是返回值为布尔型的表达式，如果这个值为true，那么这个语句返回statement1，否则返回statement2。条件运算符是if…else语句的简略方式。

2.4.7  instanceof运算符

在编写程序时会遇到很多对象，需要判断某个对象是不是属于某一个特定类，这时就需要使用instanceof运算符。instanceof运算符称为对象引用运算符，当运算符左侧的对象是右侧类的实例时，它将返回true。例如：

public class InstanceOfDemo{

public static void main (String args[]){

InstanceOfDemo t=new InstanceOfDemo();

            if( t instanceof InstanceOfDemo ) {

               System.out.println("tnInstanceOfDemoXop");

     }else{

           System.out.println("t`nInstanceOfDemoXop");

        }

     }

}

2.4.8  运算符优先级

在一个表达式中往往存在多个运算符，此时表达式是按照各个运算符的优先级从左到右运算的。也就是说，在一个表达式中，优先级高的运算符首先执行，然后是优先级较低的运算符，对于同优先级的运算符要按照它们的结合性来决定。运算符的结合性决定它们是从左到右计算（左结合性）还是从右到左计算（右结合性）。左结合性很好理解，因为大部分的运算符都是从左到右来计算的。需要注意的是右结合性的运算符，主要有3类：赋值运算符（如“=”、“+=”等）、一元运算符（如“++”、“！”等）和三元运算符（即条件运算符）。运算符具体的优先级顺序如表2-11所示。

表2-11  Java中运算符的优先级