Java 運算子與指派完整解析（上）

1.2 正負號 + -

• + 無實際作用，僅強調正數。
• - 取相反數（整數採二補數）。

1.3 邏輯非 !

反轉布林運算式的值。

1.4 位元補數 ~

反轉整數運算式的位元模式（一補數，0↔1）。公式：~i = -i - 1。不可用於非整數型別。

1.5 強制轉型 (type)

說服編譯器允許特定指派。編譯期與執行期皆做嚴格型別安全檢查。

2. 算術運算子 * / % + -

• 適用於所有數值型別。
• + 亦可用於字串串接。
• 運算至少以 int 精度進行（小型別會提升）。結果型別至少與較寬運算元同寬。
• 整數溢位靜默發生，結果為無意義值。
• 整數除以 0 或取模 0 拋出 ArithmeticException。
• 浮點運算必失精度。1.0f/3.0f * 3.0f == 1.0f 為 false。
• % 結果正負號完全由左運算元決定。
• 浮點運算可產生 NaN、Infinity、-Infinity。Float/Double 提供具名常數。
• NaN 不可用 == 比較，需用 Float.isNaN() / Double.isNaN()。但 equals() 可正確比較包裝物件的 NaN。
• Infinity 可用 == 比較。
• + 串接字串時會呼叫非字串運算元的 toString()；基本型別會自動裝箱。
• 注意結合性：1 + 2 + "3" → "33"；"1" + 2 + 3 → "123"。

3. 位移運算子 << >> >>>

• <<：有號左移，右側補 0，符號位保留。值變為 old * 2^x。
• >>：有號右移，左側補符號位（正補 0、負補 1）。值變為 old / 2^x。又稱算術右移。
• >>>：無號邏輯右移，左側補 0。負數會變正數。不可用於比 int 窄的型別（因先提升為 int 再截斷，結果不可預期）。
• 僅適用於整數型別。
• -1 >> 1 = -1（非 0）。
• 1 << 31 為 int 最小值。
• 負數採二補數表示。
• 位移量模運算：int 取低 5 位（模 32），long 取低 6 位（模 64）。

4. 比較運算子（回傳 boolean）

4.1 序數比較 < <= > >=

僅用於數值型別。char 可與 float 比較。

4.2 型別比較 instanceof

• 執行期檢查物件類別。編譯期與執行期皆檢查（同強制轉型）。
• 左運算元為物件參考、變數或陣列參考。
• 右運算元為類別（含抽象類）、介面或陣列型別。編譯期若無關係則報錯。
• 不可用 java.lang.Class 或字串名稱作右運算元。
• 回傳 true 條件：左為右的類別/子類別、左實作右介面、左為右型別的陣列。
• null instanceof X 為 false，不拋例外。
• 若 x instanceof Y 編譯不通過，則 (Y)x 為無效轉型；若編譯通過但回傳 false，轉型合法但執行期拋 ClassCastException；若回傳 true，轉型合法且執行正常。

4.3 相等比較 == !=

• 基本型別：值比較（含提升）。
• 物件參考：比較參考位址。有意義比較請用 equals()（確保類別正確覆寫）。
• 字串字面常數：因編譯器優化，== 回傳 true。

5. 位元運算子 & ^ |

• 作用於數值與布林運算元。
• &：AND，皆為 1 才為 1。
• |：OR，任一為 1 即為 1。
• ^：XOR，恰好一個為 1 才為 1。
• 布林視為 1/0。優先序：AND → XOR → OR。
• 不可將其他型別轉為 boolean。

6. 短路邏輯運算子 && ||

• 僅作用於布林型別。
• 若左運算元已決定結果，右運算元不評估（短路）。
• false && X 永遠 false；true || X 永遠 true。

7. 三元運算子 ? :

a = x ? b : c;

• x 必為布林運算式。
• 根據 x 僅評估 b 或 c，不會兩者皆評估。
• b、c 需與 a 指派相容，並依提升規則統一型別。

8. 指派運算子

• 簡單指派 =。
• 複合指派 *= /= %= += -= 等。x += y 等同 x = x + y 但 x 僅評估一次。
• 參考型別指派複製參考值，非物件本體。
• 指派運算式有值（指派後左運算元的值），故 a = b = c = 0 合法。
• 複合指派含隱性轉型（對 byte/short/char 有用）。
  例：byte b=10; b+=10; 合法；b=b+10; 需顯性轉型。

9. 一般規則

• Java 整數無溢位/下溢，採環繞模式（Integer.MAX_VALUE + 1 = Integer.MIN_VALUE）。
• 運算元由左至右評估，運算依優先序與結合性執行。
• 後綴一元與所有二元（除指派）左結合。
• 其他一元、指派、三元、物件建立、轉型右結合。

優先序與結合性總表

經典陷阱範例

public class Precedence {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        i = i++; // i = 0
        i = i++; // i = 0
        i = i++; // i = 0
        System.out.println(i); // 印 0，因 = 優先序最低

        int[] array = new int[5];
        int index = 0;
        array[index] = index = 3; // 第 0 元素被指派 3，非第 3 元素
        for (int c = 0; c < array.length; c++)
            System.out.println(array[c]);
        System.out.println("index is " + index); // 印 3
    }
}