[Java编程思想-学习笔记]第3章 操作符

3.1  更简单的打印语句

学习编程语言的通许遇到的第一个程序无非打印"Hello, world"了，然而在Java中要写成

System.out.println("Hello, world");

我们都会感觉太冗长了，能不能简单一些呢？静态导入可以省略掉System，就像这样

import static java.lang.System.*;
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        out.println("Hello, world");
    }
}

能不能再简单一些呢？像C语言那样？实际上，这里的System是类，out是System的一个PrintStream类型的静态成员，因为在System类中是这样写的

public final class System {
    // ......
    public final static PrintStream out = null;
    // ......
}

可以得到启发，自己也写一个类，然后静态导入此类，就可以像C语言那样直接输出内容了

package p1;
import static java.lang.System.*;
public class Print {
    public static void println(String x) {
        out.println(x);
    }
}

然后写一个Hello程序

import static p1.Print.*;
public class Hello{
    public static void main(String[] args) {
        println("Hello,world");
    }
}

NOTE：大家可以将自己写的打印输出类打包成jar文件，使用命令jar cvf p1.jar p1/Print.class，其中p1是包名，Print是类名，然后放在jdk目录下的lib目录中，比如D:\jdk\lib\p1.jar，然后修改环境变量，在CLASSPATH中添加%JAVA_HOME%\lib\p1.jar，这样就可以一劳永逸了，只需要import static p1.Print.*;就可以直接使用println方法了。

3.2  使用Java操作符

这里提到操作符的副作用，这篇博文讲得很详细 http://www.cnblogs.com/lazycoding/archive/2011/04/27/side-effect.html

简单说，变量X在一个表达式的运算后，如果值未变，操作符没有副作用，如果值改变了，操作符产生副作用。

3.3  优先级

优先级	运算符	结合性
1	( ) [ ] .	从左至右
2	! +(正) -(负) ~ ++(递增) --(递减)	从右向左
3	* / %	从左至右
4	+(加) -(减)	从左至右
5	<< >> >>>	从左至右
6	< , <= , > , >= , instanceof	从左至右
7	== !=	从左至右
8	&(按位与)	从左至右
9	^(异或)	从左至右
10	|(按位或)	从左至右
11	&&(逻辑与，短路与)	从左至右
12	||(逻辑或，短路或)	从左至右
13	?:	从右向左
14	= , += , -= , *= , /= , %= , &= , |= , ^= , ~=,<<= , >>= , >>>=	从右向左

其实不需要刻意去记，因为万能的小括号( )可以减少错误，还使程序易于阅读。

3.4  赋值

赋值很简单，不外乎为一个变量赋值，比如

int x = 5;

初学者需要注意的是左值的问题，不能写成

int x = 5;
2 = x;// 左值不能是直接量，常量
x + 1 = 5;// 左值不能是表达式

3.5  算术操作符

算术操作符有 +(加)， -(减)，*(乘)，/(除)，%(取模)

int sum = 9 - 8 + 6 / 3 * 5 % 3;// sum = 2

这5个算术操作符只是数学的基本的运算符，自然会像数学那样先乘除取模，再加减。所以这个例子中，先是6 / 3 = 2，再2 * 5 = 10，再10 % 3 = 1，最后9 - 8 + 1 = 2

为了简化语句，可以使用C语言那样的简化操作符，如下

int a = 5;
int b = 6;
int c;
int d = a += b -= c = 2;// d = 9

如优先级第 14 行所述，赋值和简化操作符都是从右至左地运算的，因此上面的程序先是c = 2，再是b -= c，得出b =4，接着是a += b，得出a = 9，最后是d = a，得出d = 9。

3.6  自动递增和递减

递增操作符分为前缀递增和后缀递增，递减操作符也分为前缀递增和后缀递减，分别是

x++ 和 ++x, x-- 和 --x

前缀递增 ++x 的意思是先对 x 加1，然后再使用 x；而后缀递增 x++ 的意思是先使用 x，再对 x 加1，递减操作符也是同样的道理，比如下面的程序

int a = 5;
print(++a);// 6
int b = 5;
print(b++);// 5
int c = 5;
print(--c);// 4
int d = 5;
print(c--);// 5

再看复杂一点的程序

int x = 5;
int y = x++ + x-- + ++x + --x;// x = 5, y = 22

上面的程序相当于

int x = 5;
int y = x++;
y = x--;
y = ++x;
y = --x;

注意，不能对同一个变量使用2个或2个以上的递增递减操作符，比如下面的程序

x++--;// 错误，不能对同一个变量同时使用2个递增递减操作符

3.7  关系操作符

关系操作符有<（小于），<=（小于或等于），>（大于），>=（大于或等于），==（等于）和!=（不等于），运算的结果是一个boolean值，如下所示

int x = 7;
out.print(x < 8); // true
out.print(x <= 8);// true
out.print(x > 8); // false
out.print(x >= 8);// false
out.print(x == 8);// false
out.print(x != 8);// true

== 和 != 还可以用来比较对象，比如

public class Person {
    private int age;
    public Person(int newAge) {
        age = newAge;
    }
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        Person xiaoMing = new Person(18);
        Person xiaoFu = new Person(18);
        out.println(s1 == s2);// true
        out.println(xiaoMing == xiaoFu);// false
    }
}

结果出乎意料了，第 11 行是true，可第 12 行却是false！这是因为，== 和 != 比较的是对象的地址，而非对象的内容。String类型的 s1 和 s2 引用的是同样一个字符串常量，因此相等，而Person类型的xiaoMing和xiaoFu虽然内容一样，但是属于两个不同的对象，就像同一班里有两个小明，虽然它们年龄相等，但是他们的基因不一样。

既然这样，那我们应该如何比较两个对象的内容呢？可以使用从根类Object继承下来的equals()方法

out.println(s1.equals(s2));// true
out.printlnl(xiaoMing.equals(xiaoFu));// false

结果又让人费解，为什么第 1 行的结果是true，而第 2 行的结果还是false？其实类String覆盖了类Object的equals()方法，而这个例子尚未覆盖它，实际上从类Object继承的equals()方法默认是这样的

public boolean equals(Object obj) {
   return (this == obj);
}

我们可以在类Person中重写（覆盖）equals()方法，然后比较两个对象，如下

public class Person {
    private int age;
    public Person(int newAge) {
        age = newAge;
    }
    public boolean equals(Object obj) {
        if (age == ((Person)obj).age)
            return true;
        else
            return false;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person xiaoMing = new Person(18);
        Person xiaoFu = new Person(18);
        out.println(xiaoMing.equals(xiaoFu));// true
    }
}

我们再来看看两个String对象的比较，如下

String s1 = "abc";
String s2 = "abc";
String s3 = new String("abc");
String s4 = new String("abc");
out.println(s1 == s2);// true
out.println(s2 == s3);// false
out.println(s3 == s4);// false
out.println(s2.equals(s3));// true

实际上，引用变量s1所指向的字符串常量"abc"是放在常量池的，当s2也要引用"abc"时，JVM并不会再开辟一个内存空间，而是让s2也引用已经存在的"abc"，因此s1会等于s2。s3和s4就不同了，它们所引用的对象是存在于堆中，而且是不同的对象，尽管它们的内容相同，所以两者是不相等的。由于类String实现了equals()方法，使之能比较两String对象的内容，而不是地址，所以第 8 行的结果是true。

3.8  逻辑操作符

逻辑操作符“与”(&&)、“或”(||)、“非”(!)能根据参数的逻辑关系，生成一个布尔值(true或false)。

值得注意的是，&& 和 || 是短路的，比如 p&&q，如果 p 为假，则不必再计算 q，如果 p 为真，则继续计算 q，比如 p||q，如果 p 为真，则不必计算 q，如果 p 为假，则继续计算 q。

public class Demo {
    boolean flag;
    public static void main(String[] args) {
        boolean x = new Demo(false).flag && new Demo(true).flag 
            && new Demo(true).flag;// false 
        boolean y = new Demo(false).flag || new Demo(true).flag 
            || new Demo(true).flag;// false true 
    }
    Demo(boolean newFlag) {
        flag = newFlag;
        print(flag + " ");
    }
}

上面的程序，因为短路，第 5 行的结果是false和空格，第7行的结果是false true和空格

3.9  直接常量

直接引用《Java编程思想》的代码

public class Literals {    
    public static void main(String[] args) {
        int i1 = 0x2f;//十六进制，小写
        out.println("i1: " + Integer.toBinaryString(i1));
        int i2 = 0X2F;//十六进制，大写
        out.println("i2: " + Integer.toBinaryString(i2));
        int i3 = 0177;//八进制，以0开始
        out.println("i3: " + Integer.toBinaryString(i3));
        
        char c = 0xffff;//十六进制，char类型的最大值
        out.println("c: " + Integer.toBinaryString(c));
        byte b = 0x7f;//十六进制，byte的最大值
        out.println("b: " + Integer.toBinaryString(b));
        short s = 0x7fff;//十六进制，short的最大值
        out.println("s: " + Integer.toBinaryString(s));
        
        long n1 = 200L;//long类型，后缀大L
        long n2 = 200l;//long类型，后缀小l
        long n3 = 200;//long类型，无后缀
        float f1 = 1;//float类型，无后缀
        float f2 = 1F;//float类型，后缀大F
        float f3 = 1f;//float类型，后缀小f
        double d1 = 1d;//double类型，后缀小d
        double d2 = 1D;//double类型，后缀大D
    }
}/*输出结果
i1: 101111
i2: 101111
i3: 1111111
c: 1111111111111111
b: 1111111
s: 111111111111111
*/

在C、C++或者Java中，二进制都没有直接常量的表示方法，不过用十六进制和八进制来表示二进制会更加直观、简洁和更易于阅读。

既然是直接常量，程序就休想修改它的值了，比如下面的代码不能编译

int x = ++5;

3.10  按位操作符

按位操作符用来操作整数基本数据类型中的单个“比特”(bit)，即补码的二进制位。按位操作符会对两个参数中对应的位执行布尔代数运算，并最终生成一个结果。

按位操作符有  按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）和按位非（~），它们的计算方式如下

实际应用如下：

十进制7的补码：00000111
十进制9的补码：00001001
7 & 9，即 00000111 & 00001001 = 00000001（十进制1）
7 | 9，即 00000111 | 00001001  = 00001111（十进制15）
7 ^ 9，即 00000111 ^ 00001001 = 00001110（十进制14）
~7，   即 ~00000111 = 11111000（十进制-8）

按位操作符和逻辑操作符都使用了同样的符号，因此我们能方便地记住它们的含义：由于位是非常“小”的，所以按位操作符仅使用了一个字符。

按位操作符可与等号(=)联合使用，以便合并运算和赋值：&=、|=、和^=都是合法的（由于~是一元操作符，所以不存在~=）

我们将布尔类型作为一种单bit值对待，因而它会有些独特。对于布尔值，用按位操作符的话，将不再短路。我们可以对布尔值进行&、|、^，但不能~（为了避免与!混淆），其中按位异或(^)使用如下

boolean p = true;
boolean q = false;
boolean r;
r = p ^ p;// false
r = p ^ q;// true
r = q ^ p;// true
r = q ^ q;// false

3.11  移位操作符

移位操作符有左移<<有符号右移>>，无符号右移>>>，它们的运算方式如下：

x<<n;   // 将x向左移动n位，在低位补0
x>>n;   // 将x向右移动n位，若x是正数，则高位补0，若x是负数，则高位补1
x>>>n; // 将x向右移动n位，无论如何，在高位补0
// 无论对0怎么移动，结果都是0

如果对char、byte或者short类型的数值进行移位处理，那么在移位之前，它们先转换成int类型，并且得到的结果也是一个int类型的值。

“移位”可与“等号”（<<=或>>=或>>>=）组合使用

3.12  条件操作符

条件操作符的语法如下形式：

expression ? value1 : value2;

其实它相当于 if-else语句，如下

if (expression)
    value1;
else
    value2;

如果expression为true，结果为value1，否则为value2。需要注意的是，条件操作符的结合性是从右至左的，比如

int x = 2 > 1 ? 10 : 100 > 99 ? 1000 : 10000;// x = 10

先执行100 > 99 ? 1000 : 10000;结果为1000，再执行2 > 1 ? 10 : 1000;所以结果为10

3.13  字符串操作符+和+=

简单展示一下应用

String s1 = "Hello,";
String s2 = "world";
String s3 = s1 + s2;// s3 = "Hello,world"
String s1 += s2;// s1 = "Hello,world"

3.14  类型转换

学过C语言的应该都清楚类型转换是怎么回事。只要类型比int小（即byte、char或short），那么在运算之前，这些值会自动转换成int，这样一来，最终生成的结果就是int类型了。如果想 把结果赋值给较小的类型，就必须使用强制类型转换（既然把结果赋给了较小的类型，就可能出现信息丢失）。通常，表达式中出现的最大的数据类型决定了表达式 最终结果的数据类型。如果将一个float值与一个double值相乘，结果就是double；如果将一个int和一个long相加，结果为long

类型转换的应用：精确到小数点后 n 位

// 精确到小数点后3位
double pi = 3.141592653;
double x = (int) Math.round(pi * 1000) / 1000.0;// x = 3.142