Java中补码与反码

Java中原码、补码与反码

Java中的原码、补码与反码是进行位操作及类型转换时十分重要的知识点,因此这里简单做一点总结。

原码

原码比较好理解,也就是该数字不进行其他操作时数字最原始的二进制表示,在Java中我们有熟悉的byte,short,int,long的整数型基本数据类型以及float,double的浮点型基本数据类型。

在Java中,对于整数而言,其原码格式为最高位为符号位,该位上1表示负数而0表示正数,剩余位数为该数字的二进制表示。在这里我们简单用int型的整数5及-5看下例子:

5的原码:00000000 00000000 00000000 00000101

-5的原码:10000000 00000000 00000000 00000101

因此,对于原码来说,绝对值相等的正数和负数只有符号位不同。

反码

从反码开始略有些复杂了,正数的原码即为其反码,对于负数而言只需要将原码除符号位以外的位数取反(如果为0改为1,如果为1改为0),便得到了当前负数的反码。

我们依旧拿数字5举例:

5的反码:00000000 00000000 00000000 00000101

-5的反码:11111111 11111111 11111111 11111010

补码

明白了反码的规则,补码的表示方法就很简单了,正数的原码即为其补码,负数的补码是上面取得的反码加1。

5的补码:00000000 00000000 00000000 00000101

-5的补码:11111111 11111111 11111111 11111011

同时注意:Java中所有基本数据类型均使用该数字的补码进行表示,所以在Java中测试5与-5的输出我们能看到这样的结果:

    int i = 5;

    int j = -5;

    System.out.println(Integer.toBinaryString(i));

    //101  之前的29位全0被忽略了

    System.out.println(Integer.toBinaryString(j));

    //11111111111111111111111111111011

总结

正数:原码、反码、补码相同。

负数:反码符号位不变化,其余位数取反,补码即为反码+1。

在明白以上几点后,我们现在了解一下Java的数据类型的表示方式的机制。

Java基本数据类型转换

我们知道Java中基本数据类型的范围是各不相同的,因此在不同类型进行转换时,我们会经常使用诸如(int)这样的cast前缀来进行强制类型转换,一般而言在不考虑无法转换及同为数值类型的前提下,如果该数据类型的范围比目标数据类型的范围大,那么我们无需使用前缀进行强制类型转换,倘若反过来,现有数据类型的范围无法容纳较大数据类型的内容,Java便会在运行时对范围较大数进行截断。

例如int类型比所有byte合法类型大,因此不要求显式强制类型转换。对于数字类型,整型和浮点型都是彼此兼容的,但是数字类型和字符类型和布尔类型是不兼容的,字符类型和布尔类型也不是互相兼容的。

目标类型指定了要转换成为的类型。例如将int型转为byte型,int型取值范围大于byte型,它的值将对byte型范围进行取模。而把浮点型赋值给整数型,就会出现截断,截取掉小数部分。从其他数值类型转换为char类型时,必须进行强制转换。将char类型转换为其他数值类型时,除了byte、short必须强制转换之外,int、long、float、double都不用强制转换。

int a = 1;

char b= (char) a;

char c= 'a';

int d = c;//不需要强转

short e = 1;

byte f = (byte) e;//byte无法容纳short类型,需要强转

char g = 'a';

double h = g;//不需要强转

接下来我们看几道小测试,请说出以下程序的输出:

    byte b = (byte) 128;

    System.out.println(b);

    byte b1 = (byte) -129;

    System.out.println(b1);

    double d = 200.123;

    System.out.println((int)d);

    char c ='a';

    byte s = (byte) c;

    System.out.println(s);

答案分别是:-128 127 200 97。

第一个byte因为无法容纳128(byte范围是-128-127),因此需要进行截断,用二进制表示过程就是这样的:

int 00000000 00000000 00000000 10000000

byte 10000000 //最高位符号位1代表此数为负数,因此是-128。

第二个输出:

int 11111111 11111111 11111111 01111111

byte 011111111 //即127。

第三个:

double转换为int时会去掉小数位,因此输出200。

第四个:

char转换为byte时,由于byte无法容纳char的16位,因此需要进行强制转换并截断一部分,但是由于’a’字符对应的十进制97并未超过byte的范围因此此处直接输出’a’的AscⅡ码97。

另外在某些面试题中,我们会经常看到类似这样让你判断是否编译错误的问题:

short s = 1;

s = s + 1;//编译错误

s+ = 1;//正确

这是因为编译s = s + 1或其他类似运算时Java会默认将其编译为默认的int类型(小数则默认为double),因此必须将s进行类型转换。

byte b = 127;

System.out.println(b+b);//输出254,表示当前结果已经成为int类型了

而第三行s+=1则实际上隐含了类型转换,它等于s=(short)(s+1)。类似的,在使用三目运算符时,如果取值均为数值类型,那么它将会根据类型提升原则提升结果。如果取值中的一侧为引用类型,那么编译时他们会提升至Object类型。

byte b = 10;

short s = 20;

int i = (b == 10) ? b : s;

int i1 = 10;

String str = "Hello";

Object obj = (i1 == 10) ? i1 : str;  // 在这里变量i进行了自动装箱操作

参考博文:

https://blog.csdn.net/czengze/article/details/52976820

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版权声明:本文为CSDN博主「ZincChampagne」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_37870009/article/details/79775926

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