Java 位移運算深度解析：左移/右移/無符號右移、移位量取模規則與實戰技巧

三大運算符

編譯器隱式處理流程

1. 類型提升：byte/short/char → int；long 保持。
2. 移位量取模：
   • int 類型：n = n & 0x1F（等價 n % 32）。
   • long 類型：n = n & 0x3F（等價 n % 64）。

   因 32 位 int 移 32 位回原值，無意義；同理 long 64 位。

3. 執行移位，產生新值（原變量不變）。

經典陷阱：移位量 ≥ 位寬

System.out.println(Integer.toHexString(0x80000000 >> 31)); // ffffffff (-1)
System.out.println(Integer.toHexString(0x80000000 >> 32)); // 80000000 (原值！)

32 % 32 = 0，等價不移位。永遠記住：移位量自動取模 32/64。

實戰技巧集錦

1. 快速 2 的冪次運算

1 << n   // 2^n，n=0..30
1L << n  // long 版，n=0..62

2. 位掩碼提取/設置/清除位

int mask = 1 << pos;
x | mask     // 設置第 pos 位為 1
x & ~mask    // 清除第 pos 位為 0
x ^ mask     // 翻轉第 pos 位
(x >> pos) & 1  // 讀取第 pos 位

3. 判斷 2 的冪次

(n & (n - 1)) == 0 && n > 0

4. 無符號右移實現邏輯右移（算術平均避免溢出）

int mid = (low + high) >>> 1;  // 等價 (low + high) / 2 但不溢出

5. BitSet 核心實現

1L << bitIndex  // JDK 內部自動取模 64，無需手寫 % 64

總結

• 移位運算是位級編程基石，理解類型提升與移位量取模兩大隱式規則至關重要。
• >>> 是 Java 特有（C/C++ 無無符號右移），處理無符號數值、網絡協議解析、哈希分桶時極其有用。
• 善用位運算替代乘除模，在底層庫、高性能框架、編碼解碼中能顯著提升吞吐。