Java 源碼裝逼技能之讓人懵逼的符號

上篇文章看 Random 類的源碼，出現了不少位運算符，這個裝B技能可太騷了，想學着在項目裏面用着玩玩，領導看到別砍我。整理下源碼中經常使用的懵逼符號，下次能夠以指點江山的氣勢流暢吹B了。

基礎概念

原碼

源碼就是符號位 + 二級制數值。符號位是第一位，0 表示正數，1 表示負數。

Java 中 byte 類型一字節八位，能夠表示 [1111 1111 , 0111 1111]，取值 [-127,127].

反碼

正數的反碼是其自己；負數的反碼是在原碼的基礎上，符號位不變，其餘位相反。

如 0000 0001 的反碼是 0000 0001；1000 0001 的反碼是 1111 1110。

補碼

正數的補碼是其自己；負數的補碼是反碼 + 1。

如 0000 0001 的補碼是 0000 0001；1000 0001 的補碼是 1111 1111。 -128 補碼是 1000 0000。

意義

知其然也要知其因此然。爲毛計算機要衍生出原碼、反碼、補碼？

一句話爲了方便計算機作減法。

計算機中只有加法器沒有減法器，若是要作減法至關於加一個負數。好比 5 - 3 當成 5 + (-3)，那麼 (-3) 怎麼表示呢？

在源碼中，正數相加是沒問題的。好比 0000 0001 + 0000 0001 = 0000 0010，也是十進制的 1 + 1 = 2，但若是是 1 + (-1) 就會變成 0000 0001 + 1000 0001 = 1000 0010，結果是 -2 。

爲了解決這個問題，反碼出現了。

若是用反碼計算，1 + (-1) 是 0000 0001 + 1111 1110 = 1111 1111 ，在反碼中 1111 1111 表示 0，這樣就作到了 1 + (-1) = 0。

可是還有個問題，反碼中 1111 1111 和 0000 0000 都表示 0 ，準確地講，一個是 -0，一個是 0。爲了拯救強迫症患者，補碼出現了。

補碼怎麼解決這個問題呢？

補碼將 -0 + 1，即 1111 1111 + 1 = 1 1000 0000，結果超出範圍了（第一個 1 表示符號，1000 0000 表示數值），要去除高位，也就是結果爲 1000 0000。

生活中有這樣的例子，向北繞地球 3/4 圈和向南繞地球 1/4 所在的經緯度同樣的；正向旋轉 90° 和逆向旋轉 270° 位置也是同樣的，只看個位的話，5 - 2 和 5 + 8 結果同樣的。補碼的 -0 + 1 是相似的，超出的高位沒有意義去除就行了，同時最後的結果也是正確的。

在剛剛的例子中，地球一圈、360°、10 這些稱爲摸，3/4 與 1/四、90° 與 270°、2 與 8 和爲模的兩個數爲補數。

補碼將 1000 0000 和 0000 0000 區分開，1000 0000 表示十進制的 -128，0000 0000 表示 0。

再擴展一下，加法器是什麼？人腦能夠迅速計算出 1 + 2 = 3，但計算機怎麼計算呢？

計算機芯片有通電與不通電兩個檔位，通電爲高壓（通常 5V，表示二進制 1），不通電低壓（通常 0V 表示二進制 0），組裝成複雜的電路基本三門——與或非門。

與門：A 和 B 都爲 1 結果爲 1，不然爲 0。
或門：只要 A 和 B 中有一個爲 1 結果即爲 1。
非門：A 爲 1 結果爲 0，A 爲 0 結果爲 1。

以上三門能夠組裝成異或門。

異或門：A 和 B 結果不同時結果爲 1。

加法的本質是給兩個本位，計算出新的本位和進位。好比本來位 1 + 1 獲得新本位 0 和進位 1 。

把異或門和與門並聯就是半加法器，加法器是 N 個半加法器的複雜組裝。

好了，我寫蒙了，估計你也看蒙了，不是你的問題，我表達不太好，有疑問能夠評論，咱們互相討論。

到這裏算是對原碼、反碼、補碼稍微深入點的認識吧。

移位運算符

左移運算符 <<

將二進制數總體向左移動指定位數，右邊空位補 0，好比 a << 1 等價於乘以 2 ，但要注意符號位和取值範圍。

右移運算符 >>

將二進制數總體向右移動指定位數,左邊空位補符號位，好比 a >> 1 等價於乘以 2 ，一樣要注意符號位和取值範圍。

無符號右移運算符 >>>

將二進制數總體向右移動指定位數,左邊空位補 0，正數等同於 >> ，負數會因補 0 變爲正數。

待續。。。

其實移位運算符這的疑問也挺多的，好比補 0 和補符號位怎麼儲存的？原碼中只有第一位表示符號，若是要補 2 個符號位分麼辦？爲何移位至關於乘除 2^n？，若是 5 右移一位怎麼搞？等等

實在特麼寫的有點慘（手動捂臉），先把半成品發出來看能不能混幾個贊激勵下本身哈哈哈哈，溜了溜了，明天把這些問題搞清楚了再補充。

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