計算機程序的思惟邏輯 (8) - char的真正含義

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看似簡單的char

經過前兩節，咱們應該對字符和文本的編碼和亂碼有了一個清晰的認識，但前兩節都是與編程語言無關的，咱們仍是不知道怎麼在程序中處理字符和文本。

本節討論在Java中進行字符處理的基礎 - char，Java中還有Character, String, StringBuffer, StringBuilder等類進行文本處理，他們的基礎都是char，咱們在後續文章中介紹這些類。

char看上去是很簡單的，正如咱們在第2節所說，char用於表示一個字符，這個字符能夠是中文字符，也能夠是英文字符。賦值時把常量字符用單引號括起來，例如：

char c = 'A';
char z = '中';
複製代碼

但咱們在第3節拋出了一個問題，爲何字符類型也能夠進行算術運算和比較？char的本質究竟是什麼呢？

char的本質

在Java內部進行字符處理時，採用的都是Unicode，具體編碼格式是UTF-16BE。簡單回顧一下，UTF-16使用兩個或四個字節表示一個字 符，Unicode編號範圍在65536之內的佔兩個字節，超出範圍的佔四個字節，BE (Big Endian)就是先輸出高位字節，再輸出低位字節，這與整數的內存表示是一致的。

char本質上是一個固定佔用兩個字節的無符號正整數，這個正整數對應於Unicode編號，用於表示那個Unicode編號對應的字符。

因爲固定佔用兩個字節，char只能表示Unicode編號在65536之內的字符，而不能表示超出範圍的字符。

那超出範圍的字符怎麼表示呢？使用兩個char。類Character/String有一些相關的方法，後續文章介紹。

在這個認識的基礎上，咱們再來看下char的一些行爲，就比較容易理解了。

char的賦值

char有多種賦值方式：

1. char c = 'A'
2. char c = '馬'
3. char c = 39532
4. char c = 0x9a6c
5. char c = '\u9a6c'

第1種賦值方式是最多見的，將一個能用Ascii碼錶示的字符賦給一個字符變量。

第 2種也很常見，但這裏是箇中文字符，須要注意的是，直接寫字符常量的時候應該注意文件的編碼，好比說，GBK編碼的代碼文件按UTF-8打開，字符會變成亂碼，賦值的時候是按當前的編碼解讀方式，將這個字符形式對應的Unicode編號值賦給變量，'馬'對應的Unicode編號是39532，因此第2種賦值和第3種是同樣的。

第3種是直接將十進制的常量賦給字符，第4種是將16進制常量賦給字符，第5種是按Unicode字符形式。

以上，2，3，4，5都是同樣的，本質都是將Unicode編號39532賦給了字符。

char的運算

因爲char本質上是一個整數，因此能夠進行整數能夠進行的一些運算，在進行運算時會被看作int，但因爲char佔兩個字節，運算結果不能直接賦值給char類型，須要進行強制類型轉換，這和byte, short參與整數運算是相似的。

char類型的比較就是其Unicode編號的比較。

char的加減運算就是按其Unicode編號進行運算，通常對字符作加減運算沒什麼意義，但Ascii碼字符是有意義的。好比大小寫轉換，大寫A-Z的編號是 65-90，小寫a-z的編號是97-122，正好相差32，因此大寫轉小寫只需加32，而小寫轉大寫只需減32。加減運算的另外一個應用是加密和解密，將 字符進行某種可逆的數學運算能夠作加解密。

char的位運算能夠看作就是對應整數的位運算，只是它是無符號數，也就是說，有符號右移>>和無符號右移>>>的結果是同樣的。

char的二進制

既然char本質上是整數，查看char的二進制表示，一樣能夠用Integer的方法，以下所示：

char c = '馬';
System.out.println(Integer.toBinaryString(c));
複製代碼

輸出爲 1001101001101100

小結

本節介紹了char的本質，它固定佔用兩個字節，其實是一個整數，表示字符的Unicode編號，不在65536編號內的字符一個char表示不了，須要用兩個char。

咱們回顧一下之前全部的章節，整理一下思路。

咱們說，所謂程序，主要就是告訴計算機要對什麼數據作什麼操做。第1節咱們介紹瞭如何經過變量定義數據，第2節介紹了數據的第一個操做 - 賦值，第3節介紹了數據的基本運算，第4節到本節介紹了數據的二進制表示及位運算。

至此，咱們能夠定義基本數據類型，以及對基本數據進行基本運算了，但實際操做中不是隻有運算自己的，咱們須要有表達相似"若是"/"那麼"邏輯的機制，即根據具體狀況選擇執行的機制，也就是流程控制。

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