2.2 运算符和表达式
在Java中，运算符和表达式是实现数据操作的两个重要的组成部分。运算符是指表达各种运算的符号。表达式是符合一定语法规则的运算符和操作数的序列。
2.2.1 运算符
Java中表达各种运算的符号称为运算符，运算符的运算对象称为操作数。只需要一个操作数参与运算的运算符称为单目运算符，如+（正号）、-（负号）等。需要两个操作数参与运算的运算符称为双目运算符，如×（乘）、+（加）等。需要三个操作数参与运算的运算符称为三目运算符，如?:（条件运算符）。
表2-3列出了Java中的运算符及其相关的内容。
表2.3 Java 运算符一览表
1.算术运算符
算术运算符用于处理整型、浮点型、字符型的数据，进行算术运算。
Java对“+”做了重载（Java中唯一重载的符号），如"abc" + var_a，其中变量“var_a”可为任何Java类型。如"abc" + 12.6 结果是："abc12.6"。又如12.6 + "abc"，结果是："12.6abc"。再如int a = 10，b = 11，则"a + b = " + a + b值是"a + b = 1011"。而"a + b = " + (a +b)值是"a + b = 21"。
“/”用于整型表示取整，如7/2 结果为3。“/”用于float、double表示实数相除，如7.0/2 结果为3.5。例如下面的语句：
int a = 7,b = 2; float c; c = a / b;
c的值仍是3.0f。因此若要使a/b按实数除法进行，可用强制类型转换：c = (float)a/b；即先将a的类型转换成float类型，然后“/”将按实数相除进行。
“%”用于整型表示取余数。如15%2结果为1、(-15) % 2结果为-1、15 % (-2) 结果为1、(-15) % (-2) 结果为-1。“%”用于float、double表示实数取余，如15.2%5 = 0.2。
“++”表示自增，有前自增如++a与后自增a++两种，其中a必须是一个变量。++a表示：先将a的值增加1，然后a的值（已增加1）即为整个表达式（++a）的值。a++表示：先将a的值（未增加）作为整个表达式（a++）的值。然后a的值增加1。
“--”表示自减，有前自减如--a与后自减a--两种，其中a必须是一个变量。--a表示：先将a的值减少1，然后a的值（已减少1）即为整个表达式（--a）的值。a--表示：先将a的值（未减少）作为整个表达式（a--）的值。然后a的值减少1。
在Java中没有乘幂运算符。若要进行乘幂运算，如xy，则可用类Math的pow()方法：Math.pow(x,y)。
【例2.2】 测试自增和自减运算符的作用。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int i1 = 5, i2 =10;
int i = (i2++);
System.out.println("i="+i);
System.out.println("i2="+i2);
i=(++i2);
System.out.println("i="+i);
System.out.println("i2="+i2);
i=(--i1);
System.out.println("i="+i);
System.out.println("i1="+i1);
i =(i1--);
System.out.println("i="+i);
System.out.println("i1="+i1);
}
}
程序运行结果：
i=10 i2=11 i=12 i2=12 i=4 i1=4 i=4
Test.java
i1=3
2.关系运算符
关系运算符用于比较两个操作数，运算结果是布尔类型的值true或false。所有关系运算符都是二目运算符。Java中共有六种关系运算符：>（大于）、>=（大于等于）、<（小于）、<=（小于等于）、!=（不等于）、= =（等于）。前四种优先级相同，且高于后面的两种。如a= = b> c等效于a = = (b > c)。在Java中，任何类型的数据（无论是基本数据类型还是引用类型）都可以通过==或!=来比较是否相等或不等。如布尔类型值true= =false运算结果是：false。只有char、byte、short、int、long、float、double类型才能用于前四种关系运算，这些运算符的优先级与结合方向如表2-3所示。
表2-3 Java运算符一览表
3.逻辑运算符
布尔逻辑运算符用于将多个关系表达式或true 、false组成一个逻辑表达式。Java中的逻辑运算符：&（与）、|（或）、!（非）、^（异或）、&&（短路与）、‖（短路或）。
a && b：只有a与b都为true，结果才为true；有一个为false，结果为false。
a || b：只有a与b都为false，结果才为false；有一个为true，结果为true。
! a：与a的值相反。
Java中逻辑表达式进行所谓的“短路”计算。如计算a || b && c时，若a的值为true，则右边b && c就不需进行计算，最后结果一定是true。只有当a为false时，右边b && c才有执行的机会。当进一步计算b && c时，仍是短路计算。当b是false时，c不用计算。只有当b为true时，c才有执行的机会。Java编译程序按短路计算方式来生成目标代码。
这三个运算符的优先级与结合方向如表2-3所示。
【例2.3】 测试逻辑运算符的作用。
LogicTest.java
public class LogicTest {
public static void main(String[] args) {
boolean a,b,c;
a = true; b = false;
c = a & b;
System.out.println(c);
c = a | b;
System.out.println(c);
c = a ^ b;
System.out.println(c);
c =!a;
System.out.println(c);
c = a && b;
System.out.println(c);
c = a ||b;
System.out.println(c);
}
}
程序运行结果：
false true true false false true
4.位运算符
位运算符是对操作数按其在计算机内部的二进制表示按位进行操作。参与运算的操作数只能是int、long类型，其他类型的数据要参与位运算要转换成这两种类型。Java中共有七种位运算符：
～（按位求反）、&（与）、|（或）、^（异或）、>>（保留符号的右移）、>>>（不保留符号的右移）、<<（左移）。
● 按位求反运算符～
～是单目运算符，对操作数的二进制数据的每一个二进制位都取反，即1 变成0，而0变成1。例如，～10010011 结果是01101100。
● 与运算符&
参与运算的两个操作数，相应的二进制数位进行与运算。即0 & 0 = 0，0 & 1 = 0，1 & 0 = 0，1 & 1 = 1。即x & 0 = 0，x & 1 = x。其中：x是0或1。例如，a = 11001011，则a = a &11111100 的结果是a的值变为11001000，即将数a的前六位不变，最后两位清零。保持不变的位，要用1 去进行&运算，而要清零的位，要用0 去进行“&”运算。例如，a = 11001010，b = a & 00000011，则b的值是00000010，即取出变量a中的最后两位二进制位。
● 或运算符|
参与运算的两个操作数，相应的二进制数位进行或运算。即0 | 0 = 0，0 | 1 = 1，1 | 0 =1，1 | 1 = 1。即| 0 = x，x | 1 = 1，其中：x是0或1。例如，a = 11001000，则a = a |00000011的结果是a的值变为11001011，即将数a的前六位不变，最后两位置1。保持不变的位，要用0去进行“|”运算，而要置1的位，要用1去进行“|”运算。
● 异或运算符^
参与运算的两个操作数，相应的二进制数位进行异或运算。即0^0=0，1^0=1，0^1=1，1^1=0。即不相同是1，相同是0。例如，a=10100011，则a = a ^ 10100011 的结果是00000000。
● 保留符号位的右移运算符>>
将一个操作数的各个二进制位全部向右移若干位，左边空出的位全部用最高位的符号位来填充。例如，a = 10100011，则a = a>>2的结果是a的值为11101000。
向右移一位相当于整除2，用右移实现除法运算速度要比通常的除法运算速度要快。
设a是32位的int类型变量，如a = 0x7fffffff;，则b = a >> 31的结果是b的值，为0x00000000。但b = a >> 34的结果是b的值并不是0x00000000，与b = a >> 2相同。即Java对32位整型数的右移，自动先对所要移动的位的个数进行除以32取余数的运算，然后再进行右移。即若a是int型变量，则a >> n就是a >> ( n %32)。同样，若a是64位的长整数类型，Java自动先对移动的位的个数进行除以64 取余数的运算，然后再进行移位，即a >> n就是a>> ( n%64 )。例如，a = 0xffffffff77777777L，则b = a>>66与b = a >> 2相同。另外，a>>(-2)等价于a>>(-2+32)，即a>>30。
● 不保留符号位的右移运算符>>>
与>>不同的是，右移后左边空出的位用0 填充。同样在移位之前，自动先对所要移动的位的个数进行除以32（或64）取余数的运算，然后再进行右移。即若a是int型，则a>>> n就是a >>> ( n%32 )，若a是long型，则a >>> n就是a >>> ( n % 64 )。
● 左移运算符<<
将一个操作数的所有二进制位向左移若干位，右边空出的位填0。同样，在移位之前，自动先对所要移动的位的个数进行除以32（或64）取余数的运算，然后再进行左移。即若a是int型，则a< < n就是a << ( n%32 )，若a是long型，则a << n就是a << ( n % 64 )。
在不产生溢出的情况下，左移一位相当于乘以2，用左移实现乘法运算的速度比通常的乘法运算速度要快。
5.赋值运算符
● 赋值运算符=
在Java中，赋值运算符=是一个双目运算符，结合方向从右向左。用于将赋值符右边的操作数的值赋给左边的变量，且这个值是整个赋值运算表达式的值。若赋值运算符两边的类型不一致，且右边操作数类型不能自动转换到左边操作数的类型时，则需要进行强制类型转换。例如下面的语句：
float f = 2.6f; int i=f; //出错，因为float不能自动转换成int
故应改为：
int i=(int)f; //强制类型转换，此时i的值是2
● 复合赋值运算符
在Java中规定了11种复合赋值运算符，如表2-4所示。
表2-4 复合赋值运算符
各种赋值运算符的优先级均相同且是右结合的。赋值运算符的优先级最低，如表2-3所示。例如，int x = 1; x += 2.0f; 等价于：x = (int)(x+2.0f)。
6.条件位运算符
条件运算符?:是三目运算符，其格式是：
e1?e2:e3
其中e1是一个布尔表达式，若e1的值是true，则计算表达式e2的值，且该值即为整个条件运算表达式的值，否则计算表达式e3的值，且该值即为整个条件运算表达式的值。e2与e3需要返回相同的或兼容的数据类型，且该类型不能是void。例如，int a=4,b=8;minValue= a>b? b:a ;。
2.2.2 表达式
表达式是符合一定语法规则的运算符和操作数的序列。一个常量、变量也认为是一个表达式，该常量或变量的值即为整个表达式的值。一个合法的Java表达式经过计算后，应该有一个确定的值和类型。唯一的例外是方法调用时，该方法的返回值类型被定义为void。通常，不同的运算符构成不同的表达式。例如，关系运算符>、>=等构成关系表达式，关系表达式的值只能取true或false，其类型为boolean型。