2.5　整數(shù)

簡單地說，整數(shù)就是沒有小數(shù)部分的數(shù)值。不過，在程序開發(fā)過程中，整數(shù)的使用方式還是有點復雜的，先從整數(shù)的直接量說起。

生活中使用的數(shù)字都是十進制數(shù)，在Java代碼中，默認情況下也使用十進制數(shù)，如0，1，2，…不過，在Java代碼中還可以使用其他進制，如：

□　整數(shù)以0開頭時定義為八進制數(shù)，如020表示十進制數(shù)16。

□　整數(shù)以0x開頭時定義為十六進制數(shù)，如0xF表示十進制數(shù)15。

□　整數(shù)以0b開頭時定義為二進制數(shù)，如0b0101表示十進制數(shù)5。

下面的代碼可以驗證這些數(shù)的值。

此外，還需要注意，如果沒有指定類型，整數(shù)默認為int類型。

2.5.1　算術運算

加、減、乘、除、取余數(shù)，這些概念并不陌生。軟件開發(fā)中，它們同樣是基本的數(shù)據運算方式。Java代碼中分別使用如下運算符。

□　+，加法運算符，如x+y。

□　-，減法運算符，如x-y。

□　*，乘法運算符，如x*y。

□　/，除法運算符，如x/y。

□　%，取余數(shù)運算符，也稱為取模運算符，如x % y。

整數(shù)運算時，應注意以下一些問題。

□　整數(shù)運算的結果依然是整數(shù)，如果運算數(shù)的類型不一樣，則統(tǒng)一轉換為取值范圍較大的類型，然后進行計算。

□　整數(shù)的除數(shù)運算結果中只保留整數(shù)部分。

□　整數(shù)的除法和取余數(shù)運算時，如果右運算數(shù)為0，即x/y或x%y中的y為0時，會產生錯誤。

下面的代碼演示了整數(shù)的算術運算。

2.5.2　增量與減量運算

簡單地說，增量運算負責執(zhí)行變量加1的操作。增量運算又分為前增量和后增量，都使用++運算符。下面分別討論二者。

首先介紹前增量，先看一下代碼的執(zhí)行結果。

第一個輸出語句顯示的是前增量運算表達式的值，第二個輸出語句顯示的則是前增量運算后x變量的值。

前增量時，會先執(zhí)行變量加1的操作，然后返回增量表達式的值，所以，++x表達式顯示的值是2。

后增量時，增量表達式會先返回x的值，然后進行加1的操作，如下面的代碼所示。

執(zhí)行代碼后，可以看到，x++表達式首先返回x的值，然后執(zhí)行加1的操作，最終x的值同樣為2。

對于前增量和后增量操作，如果只需要使用變量運算后的值，則它們的結果是一樣的，但在使用運算表達式的值時，就需要注意它們的區(qū)別了。

此外，減量和增量運算類似，只是減量執(zhí)行減1的操作。應用時，也需要注意前減量運算和后減量運算的區(qū)別。

2.5.3　位運算

位運算主要包括邏輯位運算和位移運算。其中，邏輯位運算會對操作數(shù)的二進制位進行邏輯運算，包括：

□　位“與”運算，使用&運算符，當兩個二進制位數(shù)據都為1時返回1，否則返回0。

□　位“或”運算，使用|運算符，當兩個二進制位數(shù)據有一個為1時返回1，否則返回0。

□　位“取反”運算，使用～運算符，當二進制位數(shù)據為1時返回0，為0值時返回1。

□　位“異或”運算，使用^運算符，當兩個二進制位數(shù)據相同時返回0，不同時返回1。

下面的代碼演示了邏輯位運算的應用。

本例中定義了兩個byte類型的變量，并賦給它們8位二進制數(shù)。與（&）、或（|）、異或（^）運算的結果都能容易計算出來，就是把二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的方法，如x|y的結果，其計算方法就是：

那么，對于x取反（～）操作的結果0b11111101怎么會顯示-3呢？byte類型的數(shù)據是有符號的，即最高位是符號位，1表示負數(shù)，0表示0或正數(shù)。此外，當數(shù)據為負數(shù)時，其二進制實際上是其絕對值的補碼形式。

整數(shù)3的8位二進制形式是00000011，其補碼的計算是按位取反后加1，即11111100+1，也就是11111101，表示-3。

實際開發(fā)工作中，邏輯位運算經常進行一些標識數(shù)據的比較工作，如下面的代碼所示。

代碼中，首先定義三個基本的標識數(shù)據，即flag1、flag2和flag3。它們的特點是在不同的二進制位的數(shù)據是1，其他位都是0。然后定義了flagA變量，設置其為flag1和flag2的組合（使用或運算）。

接下來，分別將flagA與flag1、flag3對比（使用與運算）。當flagA包括指定的標識數(shù)據時，就會返回這個標識數(shù)據，否則返回0。這樣就可以通過位運算非常高效地進行數(shù)據的對比工作。

另一種二進制位的運算是位移運算，在Java中包括三個位移運算符，即<<運算符、>>運算符和>>>運算符。下面分別討論三者。

<<運算符稱為位左移運算，執(zhí)行此運算時，二進制位會向左移動，低位補0，如下面的代碼所示。

    System.out.println(0b0010 << 2);        // 8, 0b1000

二進制數(shù)0010表示2，左移兩位就是1000，即數(shù)字8。實際上，當整數(shù)x進行左移n位運算時，就是在執(zhí)行x * 2ⁿ的運算。

請注意，如果位左移操作超過類型所支持的位數(shù)，超出部分就會丟失，也就是發(fā)生了數(shù)據溢出，如下面的代碼所示。

    System.out.println((byte)(0b11000001<< 1));     // -126

代碼中的-126是怎么得到的呢？首先，計算11000000左移1位的操作，其結果是110000010，如果是int類型，它就是386。但是，如果將數(shù)據強制轉換為byte類型，而byte只能保存8位整數(shù)，那么最高位的一個1會丟失，結果變?yōu)?0000010。對于byte類型的數(shù)據，其最高位為符號位，所以這是一個負數(shù)，但它是數(shù)值絕對值的補碼，需要反推計算。首先，減1得到10000001。然后，取反得到01111110。接下來，通過如下算式計算其十進制數(shù)據。

    26+25+24+23+22+21 = 64+32+16+8+4+2 = 126

這樣，byte類型的二進制10000010表示的就是-126。

>>運算符稱為有符號位右移運算符，執(zhí)行此操作時，二進制位會向右移動，此時，符號位不動，右移空出的高位要補上與符號位相同的數(shù)據。下面的代碼用于右移一個正整數(shù)。

    System.out.println((byte)0b01000000 >> 2);     // 16

當01000000右移兩位時，其結果為00010000，即正整數(shù)16。實際上，執(zhí)行x>>n運算時，就是在計算x/2ⁿ。下面的代碼對負整數(shù)執(zhí)行>>運算。

    System.out.println((byte)0b11000000 >> 2);     // -16

11000000表示一個負數(shù)，通過反推計算（減1取反）可以得出，它表示-64。進行右移兩位運算時，其結果就是11110000，再進行減1取反得到00010000，也就是16。這樣也就驗證了代碼中的計算結果。

>>>運算符稱為無符號右移運算，執(zhí)行此運算時，不考慮符號位，數(shù)據整體右移，并在高位補0，如下面的代碼所示。

    System.out.println(0b11000000 >>> 2);        // 48

當11000000右移兩位時，其結果為00110000，也就是48。

本節(jié)已經使用了+、-、*、/、%、&、|、^、<<、>>、>>>等運算符，這些運算符可以與賦值運算符＝組合使用，如x += 2的含義就是x = x + 2，其他運算符的組合也有類似的功能。