Java 運算子完整指南：優先序、整數/布林/浮點/字串運算與型別轉換陷阱

Java 運算子體系全景

運算子是構建表達式的基礎元素。掌握優先序、結合性、各類型運算特性與型別提升規則，能寫出正確且高效的表達式。

1. 運算子優先序與結合性（由高到低）

範例：a = b + c * d / (c ^ d) → 先算括號 c^d，再 c*d，再除，最後加 b 指派給 a。

2. 整數運算子

一元運算子

前置 vs 後置：++i 先增後用；i++ 先用後增。複合表達式中差異顯著：int x = i++ vs int x = ++i。

二元算術運算子

• + - * / %：標準四則運算與取餘。
• 整數除法：向零截斷（5/2=2, -5/2=-2）。
• 除零：拋 ArithmeticException。
• 溢位：無例外，環繞（Integer.MAX_VALUE + 1 = Integer.MIN_VALUE）。

位元運算子

• & | ^ ~ << >> >>>：操作二進位表示。
• >> 算術右移（保留符號位），>>> 邏輯右移（補 0）。
• 常用技巧：x & 1 判斷奇偶、x << n 等價 x * 2^n。

複合指派

x += 5;  // 等價 x = x + 5
x <<= 2; // 等價 x = x << 2

3. 布林運算子

• 關係運算：< > <= >= == != → 產生 boolean。
• 邏輯運算：! && ||。
• 短路特性：&& 左側 false 不評估右側；|| 左側 true 不評估右側。
• 非短路版：& | ^ 用於布林時不短路（罕用）。

三元條件運算子

結果 = 條件 ? 真值 : 假值;
// 範例：取較大值
int max = (a > b) ? a : b;

4. 浮點數運算特性

• 遵循 IEEE 754 標準。
• 精度問題：0.1 + 0.2 != 0.3，貨幣計算用 BigDecimal。
• 特殊值：NaN、Infinity、-Infinity、-0.0。
• 比較陷阱：NaN != NaN 為 true，用 Double.isNaN() 檢查。
• 型別提升：運算中有 double → 結果為 double；否則 float。

5. 字串運算子

• +：串接，非字串運算元自動 toString()。
• +=：串接指派。
• 效能陷阱：迴圈中 s += x 產生大量中間物件，用 StringBuilder。

6. 型別轉換與提升規則

安全轉換鏈：byte→short/char→int→long→float→double（單向）。