Java中的整型移位操作，为什么是“只有数值右端的低5位才有用”？

Question

大家好，最近在看《Java编程思想》，在第三章“操作符”中有这么一段：

如果对char、byte或者short类型的数值进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会被转成int类型，并且得到的结果也是一个int类型的值。只有数值右端的低5位才有用。这样可防止我们移位超过init型值所具有的位数。（译注：因为2的5次方为32，而int型值只有32位。）

之后google查到了这篇文章：http://blog.csdn.net/showershow/article/details/6959122，不过还是没懂。

虽然译者做了注解，不过我还是不明白，为什么是“只有数值右端的低5位才有用”？有谁能够解释一下吗？谢谢！

PS. 第一次来这里，发现编辑器竟然支持Markdown，非常不错！

Answer 1

一看到你的問題，我也不理解這句話。所以我寫了一個簡單的程式來看位移操作用的是什麼 bytecode ：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 32;
        int i = b << 4;
        System.out.println(i);
    }
}

用 javap 看編譯出來的字節碼：

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        32
       2: istore_1
       3: iload_1
       4: iconst_4
       5: ishl
       6: istore_2
       7: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/
io/PrintStream;
      10: iload_2
      11: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.printl
n:(I)V
      14: return
}

我發現用的是 ishl ，它的解釋是這樣的：http://cs.au.dk/~mis/dOvs/jvmspec/ref-_ishl.html

Shifts value2 left by the amount indicated in the five low bits of value1

所以我終於明白英文原文裡的“right-hand side”指的並不是某個數值的“右端”，“right-hand side”是一個術語，應該翻譯成“右操作數”。

Only the five low-order bits of the right-hand side will be used.

這句話可以做這樣的理解：位移運算子只用到了它的右邊操作數的低5位。

我看到這句話的時候就理解成只使用了左操作數的低5位，可能你也是這樣理解的。

P.S. 在 wiki 上翻到：http://en.wikipedia.org/wiki/Bitwise_operation#Shifts_in_Java

only the five lowest-order bits of the right-hand operand are used as the shift distance

這裡使用「right-hand operand」更明確地表示是右手邊的運算元。

Answer 2

題主可能理解錯了。

a = b << c  

規範中說的 只有數值右端的低5位才有用 說的是 c。

我們先看 b，在計算過程中，b 被轉換成 int，因為 int 類型是 32 位，也就是 b 的值最多可以移動 31 位。

如果把 b 移動 33 位，只有最後的 5 位有效，於是：

（為了方便測試，一下程式碼為 js 程式碼）

50 << 33
// output：100

等價於

50 << (33%32)
// output：100

也就是

50 << 1
// output：100

為了嚴謹，題主自行在 java 中測試。

Answer 3

因為int只有32位，<< 32就溢出了呀。所以限制為最右邊那5位，以防溢出（ 2 ** 5 = 32 ）。

Answer 4

我的理解是這樣的，java程式設計思想是說的>>>這個無符號的右移為運算子的右邊數值不能大於31，例如int i = -1,i >>> 33裡面的數值右端指的是33這個數值。即取33的低位1[0 0001]，所以只往右移動一位