2.4 运算符

运算符的作用是与一定的运算数据组成表达式来完成相应的运算。对不同的数据类型，有着不同的运算符。对运算符，有运算对象（操作数）个数及类型、运算优先级、结合性等特性。

根据运算对象的多少，Java的运算符可分为一元（或称单目）、二元（双目）和三元（三目）运算符。

运算符的优先级是指不同运算符在运算中执行的先后顺序。在Java语言中共有17种优先级，每个运算符分属确定的一个优先级别。Java语言严格按照运算符的优先级由高到低地顺序执行各种运算。

运算符的结合性确定同级运算符的运算顺序。左结合性规定，运算数据先与左边的运算符结合，然后与右边的运算符结合。右结合性刚好相反。

本节介绍一些基本的Java运算符。部分未介绍的运算符在以后的章节中陆续介绍。

2.4.1 算术运算符

算术运算符的操作数类型是数值类型。

1．一元算术运算符

表2.6列出了一元算术运算符。它们的结合性是右结合。

+和-运算符使运算对象取正、负值，用得不多，但它们有提升操作数类型的作用。例如：

              byte i=10,j; j = -i;

上述语句将产生编译错误，原因是i经过 - 运算后，已经提升为int类型，直接向字节变量j赋值是不允许的。

++和--既可以是前置运算符也是后置运算符，这就是说，它们既可以放在运算对象（必须是变量）前面（如++ x），也可以放在后面（如x ++）。单独使用的时候，前置后置作用相同。但若在表达式中使用，前置后置的意义是不同的。前置时，变量的值先增1 或减1，然后用变量的新值参加表达式的计算；后置时，变量的值先参加表达式的计算，然后变量再增1或减1。例如：

设i = 5;

j = i ++;

执行后，j为5，i为6。

而i = 5;

j = ++ i;

执行后，j为6，i为6。

【例2.2】说明++和--运算符的使用。

              class IncrementDecrement {
                public static void main(String args[]) {
                  int i,j,k;
                  i = 1;
                  k=(j=i++);
                  System.out.println("i= "+i+" j="+j+" k= "+k);
                  k=(i=2)*j--;
                  System.out.println("i= "+i+" j="+j+" k= "+k);
                  k=++i+ ++i+ ++i;
                  System.out.println("i= "+i+" j="+j+" k="+k);
                  k=i-- + i-- + i--;
                  System.out.println("i= "+i+" j="+j+" k="+k);
                }
              }

程序运行结果如下：

              i= 2 j=1 k= 1
              i= 2 j=0 k= 2
              i= 5 j=0 k=12
              i= 2 j=0 k=12

2．二元算术运算符

二元算术运算符不改变运算对象的值，而是得到一个可以保存和输出的计算结果。表2.7列出了二元算术运算符。二元算术运算符具有左结合性。

这些都是常用的运算，对二元算术运算符，有两点要注意：

（1）两个整数运算的结果是整数，5/2结果是2而不是2.5。

（2）取模运算是求两个数相除的余数，如17%3 的结果是2。可以对实数求余数。实数a%b的结果为a-(int)(a/b)*b，余数的符号与被除数a相同。如123.4%10的结果为3.4。

2.4.2 关系运算符

关系运算符都是双目运算符，用于确定一个数据与另一个数据之间的关系，即进行关系运算（比较运算，将两个值进行比较）。关系运算的结果值为true、false（布尔型）。表2.8列出了Java语言提供的6种关系运算符。

在这里要指出的是，等于运算符==不要与赋值运算符=混淆，以致于关系运算变成了赋值运算。

关系运算符常用于if语句、循环语句的条件中。运算符“==”和“!=”的运算优先级低于另外四个关系运算符，同一优先级中遵循自左至右的执行顺序。

2.4.3 布尔运算符

布尔运算符可以对布尔类型的数据（布尔常量、布尔变量、关系表达式和布尔表达式等）进行运算，结果也为布尔类型。表2.9 列出了Java语言的布尔运算符，布尔运算规则见表2.10。

简洁与、或和非简洁与、或的结果有时不同。非简洁与、非简洁或运算时，运算符两边的表达式都先要运算执行，然后两表达式的结果再进行与、或运算。简洁与、简洁或运算时，若只运算左边表达式即可确定与、或结果时，则右边的表达式将不会被计算。

例如，int x = 2,y = 3,a = 4,b = 5;

                boolean b = x ++ > y++ && a ++ > b ++;

则运算结果为：b = false, x = 3, y = 4, a = 4, b = 5

而boolean b = x ++ > y++ & a ++ > b ++;

运算结果为：b = false, x = 3, y = 4, a = 5, b = 6

几个布尔运算符中，单目布尔运算符!的优先级最高，而&又高于|。运算符！又高于算术运算符和关系运算符，运算符&、|低于关系运算符。布尔运算符的执行顺序为自左至右。在一个布尔表达式中，使用的运算符种类可能较多，应注意运算符的运算优先级。

【例2.3】布尔运算符的使用。

              public class RelationAndConditionOp{
                public static void main( String args[] ){
                  int a = 25,b = 3;
                  boolean d = a < b; // d = false
                  System.out.println("a < b = " + d );
                  int e = 3;
                  if(e != 0 && a / e > 5)System.out.println( "a / e = " + a / e );
                  int f = 0;
                  if(f != 0 && a / f > 5)
                  System.out.println("a / f = " + a / f);
                  else
                  System.out.println("f = " + f );
                }
              }

程序运行结果为：

              a < b = false
              a / e = 8
              f = 0

熟练地掌握关系运算符和布尔运算符，可以用逻辑表达式描述复杂的条件。

【例2.4】布尔表达式的使用。

（1）用int变量a,b,c表示三个线段的长，它们能构成一个三角形的条件是：任意两边之和大于第三边。该条件的Java布尔表达式为：

              (a + b) > c && (b + c) > a && (a + c) > b
              或 !((a + b) <= c || (b + c) <= a || (a + c) <= b)

（2）用int变量y，表示年号y是闰年：

              y % 400 == 0 | y % 4 == 0 & y % 100 != 0

（3）用int变量age存放年龄，boolean变量sex存放性别（true为男）。表示20岁与25岁之间的女性：

              20 <= age & age <= 25 & !sex

2.4.4 位运算符

位运算符用来对二进制位进行运算，运算操作数应是整数类型，结果也是整数类型。Java中提供了表2.11 所示的位运算符。表中前四种称为位逻辑运算符，后三种称为移位运算符。

为了理解位运算符的功能，应掌握运算数据的二进制表示形式。Java使用补码表示二进制数，在补码表示中，最高位为符号位。正数的符号位用0 表示，其余各位代表数值本身。例如，+1的8位补码为00000001。负数的符号位用1表示，通常用将负数的绝对值的补码取反加1的方法来得到负数的补码。例如，-1的8位补码为11111111（-1的绝对值的8位补码00000001按位取反加1为11111110+1=11111111），-42的补码为11010110 (-42的绝对值的8位补码00101010按位取反加1为11010101 + 1 = 11010110 )。

若两个数据长度不同（如short和int型），对它们进行位运算时，则系统首先会将长度短的数据的左侧用符号位填满（称为符号位扩展）。

1．按位取反运算符（～）

按位取反运算符“～”是一元运算符，对数据的各个二进制位取反，即将0 变为1，1变为0。例如：

              int a=0x45 , b;
              b=～a;           // b = 0xba

2．按位与运算符（&）

参与运算的两个值，如果两个相应的位都为1，则该位的结果为1，否则为0。例如：

              0 & 0 = 0,0 & 1 = 0,1 & 0 = 0,1 & 1 = 1

按位与可以用来把某些特定的位置0（复位），其他位不变。这时只需将要置0 的位同0与，而维持不变的位同1与。例如：

              int a = 0x45 , b = 0x31;
              b = a & b;            // b = 1

3．按位或运算符（|）

参与运算的两个值，如果两个相应的位都为0，则该位的结果为0，否则为1。即

              0 | 0 = 0,0 | 1 = 1,1 | 0 = 1,1 | 1 = 1

按位或可以用来把某些特定的位置1（置位），而不影响其他位。这时只需将要置1 的位同1或，而维持不变的位同0或。例如：

              int a = 0x45 , b = 0x31;
              b = a | b;              // b = 0x75

4．按位异或运算符（^）

参与运算的两个值，如果两个相应的位相同，则该位的结果为0，否则为1。例如：

              0 ^ 0 = 0,0 ^ 1 = 1,1 ^ 0 = 1,1 ^ 1 = 0

按位异或也称为按位加，可用于求反某些位。要求求反的位同1 异或，维持不变的位同0异或。这种运算有如下特性：（x^y）^y = x。例如：

              int a = 0x45，b = 0x31;
              b = a ^ b;              // b = 0x74

5．左移运算符（<<)

用来将一个数据的所有二进制位全部左移若干位。

在不产生溢出的情况下，数据左移1位相当于乘以2，而且用左移来实现乘法比乘法运算速度要快。例如：

              int a = 7 , b;
              b = a << 1;       // b = 14

6．算术右移运算符（>>）

用来将一个数据的所有二进制位全部右移若干位。移出的低位被舍弃，最高位用符号位补入。

右移1位相当于除以2取商，而且用右移来实现除法比除法运算速度要快。例如：

              int a = -20 , b;
              b = a >> 1;       // b = -10

但要注意，当移位数据为负且最低位有1 移出时，数据算术右移1 位与数据除以2 的结果不同。例如，-5(0xfb)右移1位等于-3，而(-5)/2的结果是-2。

7．逻辑右移运算符（>>>）

用来将一个数据的所有二进制位全部右移若干位。移出的低位被舍弃，最高位用0 补入。例如：

              int a = 0x88 , b;
              b = a >>> 2;      // b = 0x22(34)

2.4.5 赋值运算符

赋值运算符都是二元运算符，具有右结合性。

1．简单赋值运算符（=）

赋值运算符“=”用来将一个数据赋给一个变量。在赋值运算符两侧的类型不一致的情况下，若左侧变量的数据类型的级别高，则右侧的数据被转换为与左侧相同的高级数据类型，然后赋给左侧变量。否则，需要使用强制类型转换运算符。

2．复合赋值运算符

Java语言允许使用复合赋值运算符，即在赋值符前加上其他二元运算符。使用复合赋值运算符可简化表达式的书写。例如：a += 5等价于a = a + 5。复合赋值运算符有11种，见表2.12所示。

复合赋值运算符使用比较简单，但要注意下述两点。

（1）复合赋值运算符的右边是一整体，例如：

              a *= b + c;

等价于

              a = a * (b + c);

而不是

              a = a * b + c;

（2）表2.12中的等价是有条件的：即op1仅计算1次。例如：

设有int a[]={1,2},b=2,i=0; // a是一数组

则a[i++] += b; // 执行后i=1

不等价于a[i++]=a[i++] + b; // 执行后i=2

2.4.6 条件运算符

条件运算符是一种三元运算符，它的格式如下：

                    布尔表达式 ? 表达式1: 表达式2

在这个式子中，先计算布尔表达式的值，若为真，则计算并返回表达式1，若为假，则计算并返回表达式2。例如：

                    (a > b) ? a : b

这个表达式将返回a和b中较大的那个数值。

2.4.7 字符串运算符

运算符“+”可以实现两个或多个字符串的连接，也可实现字符串与其他类对象的连接，在连接时，其他类对象会被转换成字符串。另外，运算符“+=”把两个字符串连接的结果放进第一个字符串里，在前面的例子里，当想把几项输出内容输出在同一行里时使用的就是“+”运算符。