背景
最近公司有来面试的，和他们沟通过后，看到公司的面试题上有这么一个题5|2的结果是什么。然后被他们问到，我只知道是一个位运算题，具体的答案还真的不知道，作为技术人，求知的精神定然不能缺少；今天就来查缺补漏，对位运算进行一个回顾。
什么是位运算
位运算是对整数在内存中的二进制进行操作摘抄自百度百科。就是对二进制进行操作，操作效率高，但是不易理解。
有哪些位运算
- a & b
与运算 - a | b
或运算 - a ^ b
异或运算 - ~a
非运算 - a << b
左移运算 - a >> b
右移运算 - a >>> b
无符号右移运算
运算的前提
因为运算是涉及到二进制，至少先要知道十进制和二进制的转换。 然后是要理解原码、补码、反码概念，因为计算机存放的不是二进制的原码，存放的是二进制的补码。注意：运算之前都要将原码转换为补码
原码
原码即转换为二进制最初始的值
- 正数 5的原码(java int是32位):
00000000 00000000 00000000 00000101 - 负数 -5的原码(最左侧的1是符号位，1代表负)
10000000 00000000 00000000 00000101
反码
正数的反码和原码是一样的，负数的反码就是原码取反(符号位不参与转换)
- 正数 5的反码
00000000 00000000 00000000 00000101 - 负数 -5的反码
11111111 11111111 11111111 11111010
补码
计算机用存放补码的原因很简单，让加法可以实现加减的操作。
正数的补码和原码是一样的，负数的补码是原码取反加1(符号位不参与转换)
- 正数 5的补码:
00000000 00000000 00000000 00000101 - 负数 -5的补码
11111111 11111111 11111111 11111011
补码转原码
补码: 11111111 11111111 11111111 11111011
转为原码，有两种方法：
- 逆向推回去
先减一：11111111 11111111 11111111 11111010
取反:10000000 00000000 00000000 00000101
得出结果是 -5 - 按照原码转补码逻辑，再转一遍
先取反：10000000 00000000 00000000 00000100
再加一：10000000 00000000 00000000 00000100
得出结果是 -5
开始运算
& 与运算
与运算:只有两个操作数对应位同为1时，结果为1，其余全为0
负数运算
题目: 5 & -2
- 转换为原码
5 的原码：00000000 00000000 00000000 00000101
-2 的原码：10000000 00000000 00000000 00000010 - 转换为反码
5 的反码：00000000 00000000 00000000 00000101
-2的反码：11111111 11111111 11111111 11111101 - 转换为补码
5的补码：00000000 00000000 00000000 00000101
-2的补码：11111111 11111111 11111111 11111110 - 进行运算
00000000 00000000 00000000 0000010111111111 11111111 11111111 1111111000000000 00000000 00000000 00000100（这是补码结果）
符号位是0，正数补码和原码一致，直接转换为十进制也就是 4
正数运算
题目 5 & 2
- 按照上述方法得出补码
5的补码:00000000 00000000 00000000 00000101
2的补码:00000000 00000000 00000000 00000010 - 进行运算
00000000 00000000 00000000 0000010100000000 00000000 00000000 0000001000000000 00000000 00000000 00000000(这是补码结果)
将结果转换为十进制是 0
| 或运算
或运算:两个操作数对应位有一个为1，结果为1；都为0，结果是0
负数运算
题目 -5 | 2
- 还是老样子先算出补码
-5的补码:11111111 11111111 11111111 11111011
2的补码:00000000 00000000 00000000 00000010 - 进行运算
11111111 11111111 11111111 1111101100000000 00000000 00000000 0000001011111111 11111111 11111111 11111011（这是补码结果）
需要注意，符号位是1，也就是负数的补码，负数的补码和原码不一样的，需要进行转换为原码。
先取反:10000000 00000000 00000000 00000100
再加1:10000000 00000000 00000000 00000101
正数运算
题目 5 | 2
按照之前的步骤，都转为补码，然后进行或运算；直接得出结果 7
~ 非运算
非运算，就是取反的过程，1取反为0，0取反为1
负数运算
题目 ~-5
- 转换为补码
11111111 11111111 11111111 11111011 - 求非
00000000 00000000 00000000 00000100（这是补码结果）
结果转为十进制就是 4
正数运算
题目 ~5
按照原来的步骤，转补码，求非得出负数的补码，再将补码转为原码，得出结果为-6
^ 异或运算
两个同位的操作数，相同为0，相异为1
<< 左位移运算
a << b就是 a的补码向左移b个位数，低位的补零
正数运算
题目 5 << 2
- 将5转为补码
00000000 00000000 00000000 00000101 - 向左移2位，且低位补零
00000000 00000000 00000000 00010100(补位结果)
得出结果为 20
负数运算
题目 -5 << 2
- 将-5转为补码
11111111 11111111 11111111 11111011 - 向左移2位，低位补零
11111111 11111111 11111111 11101100(补位结果)
转换为原码10000000 00000000 00000000 00010100
得出结果为 -20
>> 右位移运算
和左移位运算相反，向右移，高位补零
>>> 无符号右位移运算
表示无符号右移，也叫逻辑右移；该数为正，则高位补0，而若该数为负数，则右移后高位同样补0
正数
正数的和 >> 的结果一样
负数
题目 -5 >>> 2
- -5 转为补码
11111111 11111111 11111111 11111011 - 进行右移2位，高位补零，不管符号位
00111111 11111111 11111111 11111110(补码结果)
转为十进制为 1073741822
总结
之前总是畏惧位运算，因为涉及到了二进制；经过这两天的研究，发现没有那么难，主要是理解计算机存储的形式，然后按照计算机的逻辑进行推算，就可以得到结果。不过注意，计算要细心；最主要的一点是运算之前一定要转为补码