Java 逻辑左移运算的规则？

[clearbug]

我在 segmentfault 上提了一个关于 Java 逻辑左移运算的规则的问题，希望得到完善的解答，链接： https://segmentfault.com/u/clearbug

[Septembers]

see https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-15.html#jls-15.19
请阅读规范！谢谢

[imn1]

位运算？
x <<< n 相当于 x * 2^n

[clearbug]

@Septembers 英语不太好，文档终于阅读完了。看文档里有这么一句：
“ At run time, shift operations are performed on the two's-complement integer representation of the value of the left operand.”也就是说在运行时，移位操作时左操作数使用的是左操作数的补码进行移位运算的，然后运行完再将结果转换为原码就可以知晓其具体数值了（ PS ：不知道这里理解对否。。）。
那么我想问一下：
int x = 3; //00000000,00000000,00000000,00000011 （补码和原码是一样的）
int x31 = x << 31;
1.求 x31 的运算过程：
00000000,00000000,00000000,00000011->
10000000,00000000,00000000,00000000 （移位运算，右边补零）
这个运算过程正确吗？如果正确的话，结果 10000000,00000000,00000000,00000000 又该怎么转换成为原码呢？

[clearbug]

@imn1 不止这么简单的运算吧，我想搞明白内部运算规则

[Septembers]

@clearbug 我主力不是写 Java 因此无法为您回答

[clearbug]

@Septembers 。。。好吧。谢谢提供官方文档哈。敢问大神你主力是啥呢？

[1023400273]

@imn1 Java 只有>>>运算符没有<<<运算符吧？

[imn1]

@clearbug
我也不懂 java ，不过这个跟 java 无关，是位运算知识

就是这么简单，只不过位运算有位限制（默认 32 位或 64 位），你上面的例子最左边的 1 左移 31 位后溢出了
另外符号问题，第 32 位为 1 时可能是负数
有些语言会有点不同，例如 php 根据机器默认 32 或 64 ， python 一般情况下乘法加法不会溢出，但少数情况如取反操作会限制位数

110000000000000000000000000000000(2 进制共 33 位)=6442450944(10 进制)=3*2147483648=3*2^31
右移就是舍弃右边，相当于除以 2^n 并取整数部分（舍弃余数）

左移如果没有溢出可以通过右移相同位复原，右移除非去掉的全是二进制 0 ，否则无法复原

其实编译时，编译器就是把一些计算换成位运算的
如十进制 3*3 ，就是 3*(2+1) => (3<< 1) + (3<<0)
有些非编译语言也可以这样写起到加速作用

[imn1]

@1023400273
不懂 java ，不过我上面 2L 写错了，移位运算符是<<和>>，不是<<<，>>>

[oldwolf]

http://hg.openjdk.java.net/jdk9/jdk9/hotspot/file/a20da289f646/src/share/vm/c1/c1_Canonicalizer.cpp#l333

[clearbug]

@oldwolf 大神威武，把 jvm 的实现都搬出来了。。。可惜对 cpp 不太懂。。顺便问一下：你学 Java 都直接看 jvm 实现吗？

[clearbug]

@imn1 我比较菜。。你说得我也不太懂，不过 sf 上第一个回答我感觉倒是挺合理：

着重讲一下你不理解的 10000000,00000000,00000000,00000000 怎么取补码（也就是从补码转原码）的过程吧。
取补的过程你也很清楚了，但是有一个关键点，就是在+1 的过程中不会改变符号位。在通常的情况下，+1 都不会影响符号位，只有两个数字比较特别，就是 00000000,00000000,00000000,00000000 和 10000000,00000000,00000000,00000000 。这两个取反码是 01111111,11111111,11111111,11111111 和 11111111,11111111,11111111,11111111 ，如果直接+1 都会影响符号位。而真正的去补过程是不修改符号位的，所以这两个数的补码计算之后仍然为他们本身。 所以补码 10000000,00000000,00000000,00000000 的源码就是 10000000,00000000,00000000,00000000 ，也就是负数的最大值 -2147483648

因为没有-0 ，所以 10000000,00000000,00000000,00000000 就是负数的最大值 -2147483648 。。记得之前教科书上好像也说过这个

[napsterwu]

Java 有 左移<< 右移>> 无符号右移>>> 以上就是关键词了

[clearbug]

@napsterwu 嗯嗯是的。因为搞一个无符号左移<<<出来没啥意义，符号位就在左边。结合答友贴出的官方文档和 sf 中第一个答友的详细解答，基本上已经搞明白了。感谢各位了。