2.4 運算符

運算符的作用是與一定的運算數據組成表達式來完成相應的運算。對不同的數據類型，有著不同的運算符。對運算符，有運算對象（操作數）個數及類型、運算優先級、結合性等特性。

根據運算對象的多少，Java的運算符可分為一元（或稱單目）、二元（雙目）和三元（三目）運算符。

運算符的優先級是指不同運算符在運算中執行的先后順序。在Java語言中共有17種優先級，每個運算符分屬確定的一個優先級別。Java語言嚴格按照運算符的優先級由高到低地順序執行各種運算。

運算符的結合性確定同級運算符的運算順序。左結合性規定，運算數據先與左邊的運算符結合，然后與右邊的運算符結合。右結合性剛好相反。

本節介紹一些基本的Java運算符。部分未介紹的運算符在以后的章節中陸續介紹。

2.4.1 算術運算符

算術運算符的操作數類型是數值類型。

1．一元算術運算符

表2.6列出了一元算術運算符。它們的結合性是右結合。

+和-運算符使運算對象取正、負值，用得不多，但它們有提升操作數類型的作用。例如：

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

上述語句將產生編譯錯誤，原因是i經過 - 運算后，已經提升為int類型，直接向字節變量j賦值是不允許的。

++和--既可以是前置運算符也是后置運算符，這就是說，它們既可以放在運算對象（必須是變量）前面（如++ x），也可以放在后面（如x ++）。單獨使用的時候，前置后置作用相同。但若在表達式中使用，前置后置的意義是不同的。前置時，變量的值先增1 或減1，然后用變量的新值參加表達式的計算；后置時，變量的值先參加表達式的計算，然后變量再增1或減1。例如：

設i = 5;

j = i ++;

執行后，j為5，i為6。

而i = 5;

j = ++ i;

執行后，j為6，i為6。

【例2.2】說明++和--運算符的使用。

              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);
                }
              }

程序運行結果如下：

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

2．二元算術運算符

二元算術運算符不改變運算對象的值，而是得到一個可以保存和輸出的計算結果。表2.7列出了二元算術運算符。二元算術運算符具有左結合性。

這些都是常用的運算，對二元算術運算符，有兩點要注意：

（1）兩個整數運算的結果是整數，5/2結果是2而不是2.5。

（2）取模運算是求兩個數相除的余數，如17%3 的結果是2?？梢詫崝登笥鄶怠崝礱%b的結果為a-(int)(a/b)*b，余數的符號與被除數a相同。如123.4%10的結果為3.4。

2.4.2 關系運算符

關系運算符都是雙目運算符，用于確定一個數據與另一個數據之間的關系，即進行關系運算（比較運算，將兩個值進行比較）。關系運算的結果值為true、false（布爾型）。表2.8列出了Java語言提供的6種關系運算符。

在這里要指出的是，等于運算符==不要與賦值運算符=混淆，以致于關系運算變成了賦值運算。

關系運算符常用于if語句、循環語句的條件中。運算符“==”和“!=”的運算優先級低于另外四個關系運算符，同一優先級中遵循自左至右的執行順序。

2.4.3 布爾運算符

布爾運算符可以對布爾類型的數據（布爾常量、布爾變量、關系表達式和布爾表達式等）進行運算，結果也為布爾類型。表2.9 列出了Java語言的布爾運算符，布爾運算規則見表2.10。

簡潔與、或和非簡潔與、或的結果有時不同。非簡潔與、非簡潔或運算時，運算符兩邊的表達式都先要運算執行，然后兩表達式的結果再進行與、或運算。簡潔與、簡潔或運算時，若只運算左邊表達式即可確定與、或結果時，則右邊的表達式將不會被計算。

例如，int x = 2,y = 3,a = 4,b = 5;

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

則運算結果為：b = false, x = 3, y = 4, a = 4, b = 5

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

運算結果為：b = false, x = 3, y = 4, a = 5, b = 6

幾個布爾運算符中，單目布爾運算符!的優先級最高，而&又高于|。運算符！又高于算術運算符和關系運算符，運算符&、|低于關系運算符。布爾運算符的執行順序為自左至右。在一個布爾表達式中，使用的運算符種類可能較多，應注意運算符的運算優先級。

【例2.3】布爾運算符的使用。

              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 );
                }
              }

程序運行結果為：

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

熟練地掌握關系運算符和布爾運算符，可以用邏輯表達式描述復雜的條件。

【例2.4】布爾表達式的使用。

（1）用int變量a,b,c表示三個線段的長，它們能構成一個三角形的條件是：任意兩邊之和大于第三邊。該條件的Java布爾表達式為：

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

（2）用int變量y，表示年號y是閏年：

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

（3）用int變量age存放年齡，boolean變量sex存放性別（true為男）。表示20歲與25歲之間的女性：

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

2.4.4 位運算符

位運算符用來對二進制位進行運算，運算操作數應是整數類型，結果也是整數類型。Java中提供了表2.11 所示的位運算符。表中前四種稱為位邏輯運算符，后三種稱為移位運算符。

為了理解位運算符的功能，應掌握運算數據的二進制表示形式。Java使用補碼表示二進制數，在補碼表示中，最高位為符號位。正數的符號位用0 表示，其余各位代表數值本身。例如，+1的8位補碼為00000001。負數的符號位用1表示，通常用將負數的絕對值的補碼取反加1的方法來得到負數的補碼。例如，-1的8位補碼為11111111（-1的絕對值的8位補碼00000001按位取反加1為11111110+1=11111111），-42的補碼為11010110 (-42的絕對值的8位補碼00101010按位取反加1為11010101 + 1 = 11010110 )。

若兩個數據長度不同（如short和int型），對它們進行位運算時，則系統首先會將長度短的數據的左側用符號位填滿（稱為符號位擴展）。

1．按位取反運算符（～）

按位取反運算符“～”是一元運算符，對數據的各個二進制位取反，即將0 變為1，1變為0。例如：

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

2．按位與運算符（&）

參與運算的兩個值，如果兩個相應的位都為1，則該位的結果為1，否則為0。例如：

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

按位與可以用來把某些特定的位置0（復位），其他位不變。這時只需將要置0 的位同0與，而維持不變的位同1與。例如：

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

3．按位或運算符（|）

參與運算的兩個值，如果兩個相應的位都為0，則該位的結果為0，否則為1。即

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

按位或可以用來把某些特定的位置1（置位），而不影響其他位。這時只需將要置1 的位同1或，而維持不變的位同0或。例如：

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

4．按位異或運算符（^）

參與運算的兩個值，如果兩個相應的位相同，則該位的結果為0，否則為1。例如：

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

按位異或也稱為按位加，可用于求反某些位。要求求反的位同1 異或，維持不變的位同0異或。這種運算有如下特性：（x^y）^y = x。例如：

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

5．左移運算符（<<)

用來將一個數據的所有二進制位全部左移若干位。

在不產生溢出的情況下，數據左移1位相當于乘以2，而且用左移來實現乘法比乘法運算速度要快。例如：

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

6．算術右移運算符（>>）

用來將一個數據的所有二進制位全部右移若干位。移出的低位被舍棄，最高位用符號位補入。

右移1位相當于除以2取商，而且用右移來實現除法比除法運算速度要快。例如：

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

但要注意，當移位數據為負且最低位有1 移出時，數據算術右移1 位與數據除以2 的結果不同。例如，-5(0xfb)右移1位等于-3，而(-5)/2的結果是-2。

7．邏輯右移運算符（>>>）

用來將一個數據的所有二進制位全部右移若干位。移出的低位被舍棄，最高位用0 補入。例如：

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

2.4.5 賦值運算符

賦值運算符都是二元運算符，具有右結合性。

1．簡單賦值運算符（=）

賦值運算符“=”用來將一個數據賦給一個變量。在賦值運算符兩側的類型不一致的情況下，若左側變量的數據類型的級別高，則右側的數據被轉換為與左側相同的高級數據類型，然后賦給左側變量。否則，需要使用強制類型轉換運算符。

2．復合賦值運算符

Java語言允許使用復合賦值運算符，即在賦值符前加上其他二元運算符。使用復合賦值運算符可簡化表達式的書寫。例如：a += 5等價于a = a + 5。復合賦值運算符有11種，見表2.12所示。

復合賦值運算符使用比較簡單，但要注意下述兩點。

（1）復合賦值運算符的右邊是一整體，例如：

              a *= b + c;

等價于

              a = a * (b + c);

而不是

              a = a * b + c;

（2）表2.12中的等價是有條件的：即op1僅計算1次。例如：

設有int a[]={1,2},b=2,i=0; // a是一數組

則a[i++] += b; // 執行后i=1

不等價于a[i++]=a[i++] + b; // 執行后i=2

2.4.6 條件運算符

條件運算符是一種三元運算符，它的格式如下：

                    布爾表達式 ? 表達式1: 表達式2

在這個式子中，先計算布爾表達式的值，若為真，則計算并返回表達式1，若為假，則計算并返回表達式2。例如：

                    (a > b) ? a : b

這個表達式將返回a和b中較大的那個數值。

2.4.7 字符串運算符

運算符“+”可以實現兩個或多個字符串的連接，也可實現字符串與其他類對象的連接，在連接時，其他類對象會被轉換成字符串。另外，運算符“+=”把兩個字符串連接的結果放進第一個字符串里，在前面的例子里，當想把幾項輸出內容輸出在同一行里時使用的就是“+”運算符。