Java中无符号右移操作符">>>"的目的是什么？

Question

Java中无符号右移操作符">>>"的目的是什么？

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我理解 Java 中无符号右移运算符 ">>>" 的作用，但为什么我们需要它呢？而且为什么不需要相应的无符号左移运算符呢？

- Tyler Durden

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可能是>>>和>>之间的区别的重复问题。 - Amit G

6个回答

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>>>也是一种安全高效的方法，用于找到两个（大）整数的平均值并四舍五入:

int mid = (low + high) >>> 1;

如果整数high和low接近于最大的机器整数，那么上述语句将是正确的，但是

int mid = (low + high) / 2;

由于溢出可能会导致错误的结果。

这里是一个使用示例，修复了一个简单二分查找中的错误。

- Meng Lu

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找到平均值的好信息。但是，“将引发异常” - 不会引发异常，但由于溢出而导致意外结果。 - Mani

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很好的解释！Joshua Bloch在“Extra, Extra - Read All About It: Nearly All Binary Searches and Mergesorts are Broken”中给出了一个恰好使用这种方法的例子，修复了二分查找中的一个错误。 - Nils von Barth

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一个普通的右移>>对于一个负数来说，仍然会保持它是负数。也就是说，符号位将被保留。

一个无符号的右移>>>也会移动符号位，但用0位替换它。

没有必要有相应的左移，因为只有一个符号位，它是最左边的位，所以只有在向右移动时才会干扰。

本质上，它们之间的区别在于一个保留符号位，另一个用0位替换符号位。

对于正数，它们的作用是相同的。

有关同时使用>>和>>>的示例，请参见BigInteger shiftRight。

- OldCurmudgeon

好的，正如我所说，我知道它是做什么的。为什么？在什么情况下你关心这个？ - Tyler Durden

@TylerDurden - 以 BigInteger 为例，它使用整数数组来存储数字。要向右移位，它将使用 >>> 向右移动除最高有效数字外的所有数字。 - OldCurmudgeon

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签名右移运算符在IT技术中很有用，如果一个表示数字的int需要除以2的幂并向负无穷舍入，则可以使用该运算符。这在缩放坐标以进行显示等操作时非常方便；不仅比除法更快，而且在缩放前后差异为比例因子的坐标在缩放后只会相差一个像素。如果使用除法而不是移位，则会出现问题。例如，当缩放因子为2时，-1和+1之间的差别为2，在缩放后应该相差1，但是-1/2=0，1/2=0。如果使用签名右移，则结果很好：-1>>1=-1，1>>1=0，正确地产生相差一个像素的值。

无符号运算符在以下情况下很有用：输入预期只有一个位设置，并且希望结果也是如此，或者将使用循环输出字中的所有位并希望它能清晰地终止。例如：

void processBitsLsbFirst(int n, BitProcessor whatever)
{
  while(n != 0)
  {
    whatever.processBit(n & 1);
    n >>>= 1;
  }
}

如果代码使用带符号的右移操作并传递了负值，它将无限输出1。然而，使用无符号右移运算符时，最高有效位被解释为任何其他位一样。

当计算产生0到4294967295之间的正数，并且希望将该数字除以2的幂时，无符号右移运算符也可能很有用。例如，在计算已知为正的两个int值的总和时，可以使用(n1+n2)>>>1而不必将操作数提升为long。此外，如果要将正的 int 值除以像 pi 这样的值而又不使用浮点数，可以计算((value*5468522205L)>>>34)[(1L<<34)/pi是5468522204.61，四舍五入后得到5468522205]。对于大于1686629712的被除数，计算value*5468522205L将产生一个“负”值，但由于已知正确的算术值为正，因此使用无符号右移将允许使用正确的正数。

- supercat

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基本上，这与符号位(数字移位)或无符号移位(通常是像素相关的东西)有关。

由于左移不管怎样都不涉及符号位，所以 <<< 和 << 是一样的...

无论如何，我还没有遇到过需要使用 >>> 的人，但我相信他们正在做一些惊人的事情。

正如您刚才看到的，>> 运算符每次移位时都会自动用其先前内容填充高位比特。这保留了值的符号。但有时这是不可取的。例如，如果您要移动的内容不表示数值，则可能不希望发生符号扩展。在这种情况下，当您使用基于像素的值和图形时，通常会想将零移入高位比特，无论其初始值如何。这被称为无符号移位。为了实现这一点，您将使用 java 的无符号右移运算符 >>>，它总是将零移入高位比特。

进一步阅读：

http://henkelmann.eu/2011/02/01/java_the_unsigned_right_shift_operator

http://www.java-samples.com/showtutorial.php?tutorialid=60

- Dory Zidon

实际上，在Java中没有<<<运算符。 - Ted Hopp

根本不需要<<<运算符 :) - Dory Zidon

确实。我是在评论你的措辞，这可能会让新手产生误解：“它们是一样的东西（<<<和<<）”。 - Ted Hopp

当您移植对无符号整数进行右移的C代码时，最好使用>>>，否则会得到错误的结果。 - Ingo

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在Java领域中，避免溢出的常见方法是使用强制类型转换或大整数处理，例如在前面的示例中将int转换为long。

int hiint = 2147483647;
System.out.println("mean hiint+hiint/2 = " + ( (((long)hiint+(long)hiint)))/2);
System.out.println("mean hiint*2/2 = " + ( (((long)hiint*(long)2)))/2);

BigInteger bhiint = BigInteger.valueOf(2147483647);
System.out.println("mean bhiint+bhiint/2 = " + (bhiint.add(bhiint).divide(BigInteger.valueOf(2))));

- tslate

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可以查看英文原文，
原文链接

- Sergey Kalinichenko · Accepted Answer

>>>运算符允许您将int和long视为32位和64位的无符号整数类型，这是Java语言中缺少的。

当您移位的对象不表示数字值时，这非常有用。例如，您可以使用32位int表示黑白位图图像，其中每个int编码了屏幕上的32个像素。如果您需要向右滚动图像，则希望int左侧的位变为零，以便您可以轻松地将相邻int中的位放入其中。

 int shiftBy = 3;
 int[] imageRow = ...
 int shiftCarry = 0;
 // The last shiftBy bits are set to 1, the remaining ones are zero
 int mask = (1 << shiftBy)-1;
 for (int i = 0 ; i != imageRow.length ; i++) {
     // Cut out the shiftBits bits on the right
     int nextCarry = imageRow & mask;
     // Do the shift, and move in the carry into the freed upper bits
     imageRow[i] = (imageRow[i] >>> shiftBy) | (carry << (32-shiftBy));
     // Prepare the carry for the next iteration of the loop
     carry = nextCarry;
 }

上面的代码不关注前三位的内容，因为 >>> 运算符会将它们移除。

因为有符号数据类型和无符号数据类型进行左移操作是相同的，所以没有对应的 << 运算符。