运 算 符

算术运算符

算术运算符包括：+，-，*，/，%，++，--

+

当左右两边都是数值型时，则做加法运算。

当左右两边有一方为字符串，则做拼接运算。任何一个 Java 对象都可以转换为字符串。

如果 + 作用于字符，就将字符转为整数进行计算。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(100 + 86);                // 186
    System.out.println("100" + 86);              // 10086
    System.out.println(100 + 3 + "Hello");       // 103Hello
    System.out.println("Hello" + 100 + 3);       // Hello1003
    System.out.println(3.7 + "hello");           // 3.7hello
    System.out.println("abc" + true);            // abctrue
    System.out.println('中' + "abc" + true);     // 中abctrue
    System.out.println('a' + 'b');               // 195
    System.out.println('a' + "b");               // ab
}

代码 System.out.println(100 + 3 + "Hello"); 中，加法从右到左依次进行。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "天龙八部";
    String s2 = "笑傲江湖";
    String s3 = s1 + s2;
    System.out.println(s3); // 天龙八部笑傲江湖

    char ch1 = '男';
    char ch2 = '女';
    // char ch3 = ch1 + ch2; // Type mismatch: cannot convert from int to char
    System.out.println(ch1 + ch2); // 52906

    double num1 = 123.56;
    double num2 = 100.11;
    double num3 = num1 + num2;
    System.out.println(num3); // 223.67000000000002
}

/

除法分为整数除法和浮点数除法。当两个操作数都是整数时，执行整数除法，否则执行浮点数除法。

两个整数相除，即便除不尽，小数部分也会直接丢弃而不是四舍五入。浮点数参与除法运算，即便数学上能除得尽，结果也是浮点数。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    // 两个整数相除，即便除不尽，小数部分也会直接丢弃而不是四舍五入
    System.out.println(10 / 4);         // 2
    double num1 = 10 / 4;
    int num2 = 10 / 4;
    System.out.println(num1);           // 2.0
    System.out.println(num2);           // 2
    // 浮点数参与除法运算，即便数学上能除得尽，结果也是浮点数
    System.out.println(8.0 / 4);        // 2.0
    double num3 = 8.0;
    int num4 = 4;
    double num5 = num3 / num4;
    System.out.println(num5);           // 2.0
    // int num6 = num3 / num4; // Type mismatch: cannot convert from double to int
}

整数被 0 除将产生一个异常，而浮点数被 0 除将会得到一个无穷大或 NaN 结果。

程序示例：

// 整数被 0 除将产生一个异常，而浮点数被 0 除将会得到一个无穷大或 NaN 结果
public class DivideDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // System.out.println(10 / 0);  // Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        System.out.println(10.0 / 0);   // Infinity
        System.out.println(-10.0 / 0);  // -Infinity
        System.out.println(0.0 / 0);    // NaN
        System.out.println(-0.0 / 0);   // NaN
        System.out.println(0.0 / 0.0);  // NaN
        System.out.println(0 / 0.0);    // NaN
    }
}

%

% 的结果根据公式计算：a % b = a - a / b * b

可以简单记忆：取模的结果的正负号和第一个运算数相同。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(10 % 3);         // 1
    System.out.println(-10 % 3);        // -1
    System.out.println(10 % (-3));      // 1 , -3 可以不要括号
    System.out.println(-10 % (-3));     // -1 , -3 可以不要括号
}

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int all_days = 59;
    int weeks = 59 / 7;
    int days = 59 % 7;
    System.out.println(all_days + " 天等于 " + weeks + " 星期 " + days + " 天.");  // 59 天等于 8 星期 3 天.
}

% 可以作用于浮点数。

如果 a % b 中的 a 是浮点数，那么 a % b = a - (int)a / b * b

程序示例：

System.out.println(-10.5 % 3); // -1.5
System.out.println(10.5 % -3); // 1.5
System.out.println(-10.4 % 3); // -1.4000000000000004 , 说明结果可能是一个近似值

++

语句 ++i; 和 i++; 独立使用时，效果和 i = i + 1; 完全一致。

程序示例：

public class ArithmeticOperatorExcercise01 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 1;
        i = i++; // temp = i; i = i + 1; i = temp;
        System.out.println(i); // 1
        int j = 1;
        j = ++j; // j = j + 1; temp = j; j = temp;
        System.out.println(j); // 2
    }
}

很多程序员认为前缀和后缀这种行为容易让人困惑。在 Java 中，很少在表达式中使用 ++ 和 --。

关系运算符

关系运算符也叫比较运算符。

关系运算符的结果都是 boolean 型，也就是要么是 true，要么是 false。

关系运算符组成的表达式叫做关系表达式。

关系表达式经常用在 if 结构的条件中或循环结构的条件中。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int a = 9;
    int b = 8;
    boolean flag = a > b;
    System.out.println(flag);   // true
    System.out.println(a < b);  // false
    // int c = a > b; // Type mismatch: cannot convert from boolean to int
}

逻辑运算符

逻辑运算符用于连接多个条件表达式。

逻辑运算符的运算结果也是 boolean 类型。

逻辑运算符可以分为两组：

短路与 &&，短路或 ||，取反 !

逻辑与 &，逻辑或 |，逻辑异或 ^

a & b：& 叫逻辑与，规则：当 a 和 b 同时为 true，则结果为 true，否则为 false。

a && b：& 叫短路与，规则：当 a 和 b 同时为 true，则结果为 true，否则为 false。

a | b：叫逻辑或，规则：当 a 和 b 只要有一个为 true，则结果为 true，否则为 false。

a || b：|| 叫短路或，规则：当 a 和 b 只要有一个为true，则结果为 true，否则为 false。

!a：叫取反，或者非运算。当 a 为 true，则结果为 false，当 a 为 false，则结果为 true。

a ^ b：叫逻辑异或，当 a 和 b 不同时，则结果为 true，否则为 false。

区分逻辑与 & 和短路与 &&：仅当第一个条件为 false 时，这两个运算符有区别。当第一个条件为 false 时，整个表达式一定为 false，此时短路与 && 将不再执行第二个表达式，而逻辑与 & 将继续执行第二个表达式。实际使用中一般都用短路与，因为效率更高。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 1;
    if (a < 1 && ++b < 20) {        // 第一个条件为 false，第二个条件不执行
        System.out.println("OK");
    } else {
        System.out.println("NO");
    }
    System.out.println(b);          // 1
    if (a < 1 & ++b < 20) {         // 第一个条件为 false，第二个条件仍执行
        System.out.println("OK");
    } else {
        System.out.println("NO");
    }
    System.out.println(b);          // 2
}

区分逻辑或 | 和短路或 ||：仅当第一个条件为 true 时，两个运算符有区别。当第一个表达式为 true 时，整个表达式一定为 true，此时短路或 || 将不再执行第二个表达式，而逻辑或 | 将继续执行第二个表达式。实际使用中较多使用短路或，因为效率更高。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 10;
    if (a < 10 || ++b < 20) {           // 第一个条件为 true，第二个条件不执行
        System.out.println("OK");
    } else {
        System.out.println("NO");
    }
    System.out.println(b);              // 10
    if (a < 10 | ++b < 20) {            // 第一个条件为 true，第二个条件仍执行
        System.out.println("OK");
    } else {
        System.out.println("NO");
    }
    System.out.println(b);              // 11
}

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(60 > 20);                // true
    System.out.println(!(60 > 20));             // false
    System.out.println((10 > 1) ^ (10 > 2));    // false
    System.out.println((10 < 1) ^ (10 > 2));    // true
}

可以利用短路运算符来避免错误。例如，在下面的表达式中：

boolean b = x != 0 && 1 / x > x + y; // no division by 0

如果 x 等于 0，那么第二部分就不会计算。因此，如果 x 为 0，也就不会计算 1 / x，就不会出现除以 0 的错误。

赋值运算符

赋值运算符分两类：

基本赋值运算符：=

复合赋值运算符：+=，-=，*=，/=，%=

自增，自减和复合赋值运算符会进行类型转换。

程序示例：

public class AssignOperator {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 2;
        // b = b + 2; // Type mismatch: cannot convert from int to byte
        b += 2; // 等价于 b = (byte)(b + 2)
        System.out.println(b); // 4
        // b = b + 1; // Type mismatch: cannot convert from int to byte
        b++; // 等价于 b = (byte)(b + 1);
        System.out.println(b); // 5
    }
}

在 Java 中，赋值是一个表达式（expression），也就是说，它有一个值，具体来讲就是所赋的那个值。可以使用这个值完成一些操作。

程序示例：

public class AssignOperatorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 1;
        int y = x += 4;
        System.out.println(y);      // 5
    }
}

这种嵌套赋值很容易混淆，应当分别清楚地写出这些赋值：

程序示例：

public class AssignOperatorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 1;
        x += 4;
        int y = x;
        System.out.println(y); // 5
    }
}

条件运算符

基本语法：条件表达式 ? 表达式1 : 表达式2

如果条件表达式结果为 true，则整个表达式的值为表达式 1 的值，否则整个表达式的值为表达式 2 的值。表达式 1 和表达式 2 只有一个会执行。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 99;
    System.out.println(a > b ? a++ : b++); // 99
    System.out.println(a); // 10
    System.out.println(b); // 100
    System.out.println(a < b ? ++a : ++b); // 11
    System.out.println(a); // 11
    System.out.println(b); // 100
}

表达式 1 和表达式 2 必须是可以赋给接收变量的类型或者可以进行自动类型转换的。

程序示例：

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = a > b ? a : b;
    System.out.println(c);    // 20
    // short d = a > b ? a : b; // Type mismatch: cannot convert from int to short
    short e = a > b ? (short) a : (short) b;
    System.out.println(e);    // 20
    short f = (short) (a > b ? a : b);  // 后面的三元运算符表达式要括起来，否则强制类型转换只对 a 起作用
    System.out.println(f);    // 20
    double g = a > b ? a : b; // 自动类型转换
    System.out.println(g);    // 20.0
}

三元运算符可以修改为 if - else 语句。

语句 int res = a > b ? a : b; 等价于：

if (a > b) {
    int res = a;
} else {
    int res = b;
}

程序示例：

// 求三个数中的最大值
public static void main(String[] args) {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    int tmp;
    /*
    方法1
    if (a > b) {
    tmp = a;
    } else {
    tmp = b;
    }
    if (tmp < c) {
    tmp = c;
    }
    */

    /*
    方法2，最推荐
    tmp = a > b ? a : b;
    tmp = tmp > c ? tmp : c;
    */

    // 方法3
    tmp = (a > b ? a : b) > c ? (a > b ? a : b) : c;  // 30

    System.out.println(tmp);
}

位运算符

位运算符按位运算，也会对符号位起作用，是对补码进行操作的。

Java 中有 7 个位运算符：

&：按位与，两位全为 1 时，结果为 1，否则结果为 0。
|：按位或，两位只要有一个为 1，则结果为 1，否则结果为 0。
^：按位异或：两位不同时，即一个为 0 而另一个为 1 时，结果为 1，否则结果为 0。
~：按位取反：0 变为 1，1 变为 0。
>>：算术右移，低位溢出（溢出就是扔掉不要了），符号位不变，即用原来的符号位补现在的符号位，并用 0 补上溢出的其余数字位。右移一次就是除以 2，右移两次就是除两次 2。
<<：算术左移，符号位不变，低位补上 0。左移一次就是乘以 2，左移两次就是乘以 2 再乘以 2。
>>>：逻辑右移，也叫无符号右移，规则为：低位溢出，高位补 0，即不论正负，高位一律补 0。没有 <<<。

程序示例：

public class BitOperator {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(2 & 3); // 0010 & 0011 = 0010
        System.out.println(~-2);   // 1
        // -2 原码：10000000 00000000 00000000 00000010
        // -2 反码：11111111 11111111 11111111 11111101
        // -2 补码：11111111 11111111 11111111 11111110
        // ~-2 补码：00000000 00000000 00000000 00000001 ，最高位为0
        // ~-2 反码,原码与~-2补码相等,三码合一
        System.out.println(~2); // -3
        // 2的原码,反码,补码：     00000000 00000000 00000000 00000010
        // ~2的补码：             11111111 11111111 11111111 11111101 ，最高位为 1
        // ~2的反码(~2的补码减1)： 11111111 11111111 11111111 11111100
        // ~2的原码：             10000000 00000000 000000000 00000011 ，等于十进制的 -3
    }
}

如果 n 是一个整数变量，而且 n 的二进制表示中从右边数第 4 位为 1，则 int fourthBitFromRight = (n & 0b1000) / 0b1000; 会返回 1，否则返回 0。利用并结合适当的 2 的幂，可以屏蔽其他位，而只留下其中的某一位。

需要建立位模式来完成位掩码时，>> 和 << 运算符会很方便：

int fourthBitFromRight = (n & (1 << 3)) >> 3;

移位运算符的右操作数要完成模 32 的运算（除非左操作数是 long 类型，在这种情况下需要对右操作数完成模 64 运算）。

例如，1 << 35 的值等同于 1 << 3 或 8。

在 C/C++ 中，不能保证 >> 是完成算术移位（扩展符号位）还是逻辑移位（填充 0）。实现者可以选择其中更高效的任何一种做法。这意味着 C/C++ 中的 >> 运算符对负数生成的结果可能会依赖于具体的实现。Java 则消除了这种不确定性。

运算符的优先级

上一行优先级高于下一行。

只有单目运算符和赋值运算符是从右往左运算的。

与 C 或 C++ 不同，Java 不使用逗号运算符。不过，可以在 for 语句的第 1 和第 3 部分中使用逗号分隔表达式列表，也就是说 Java 中的逗号只作为分隔符而不是逗号运算符。