Java 中的異或運算子

在 Java 中，^ 是 XOR（互斥或）運算子。當恰好一個條件應為真時，用它處理 boolean 值；需要按位異或時，用它處理整數。它不是冪次運算子：Java 沒有 ** 運算子。Java Language Specification 定義了這兩種 ^ 形式。

條件請選用布林形式，位元或遮罩請選用整數形式。此運算子可用於目前的 Java 版本；範例已在 OpenJDK 17.0.20.1 執行，準備工作則參考目前 JDK 26 的發行資訊。

將 XOR 用於布林值

對兩個布林運算元而言，只有運算元不同時 XOR 才是 true。真值表很簡單：

與 && 和 || 不同，^ 會評估兩個運算元。不要用它取代 value != null && value.isReady() 這類短路保護：方法呼叫仍會執行。只有在同時評估兩個布林運算式是安全的，而且規則是「恰好一個」時才使用它。

這個已驗證的範例同時展示布林 XOR 與整數 XOR：

public class BooleanAndIntegerXor {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(true ^ false);
    System.out.println(true ^ true);
    System.out.println(0b1100 ^ 0b1010);
  }
}

輸出：

true
false
6

前兩行說明布林規則。對整數而言，0b1100 ^ 0b1010 產生 0b0110，即十進位 6：只有輸入位元不同的位置，結果位元才是 1。

將 XOR 用於整數與遮罩

按位元形式接受 byte、short、char、int 和 long 等整數基本型別。Java 會在運算前套用二元數值提升，因此含有較小整數型別的運算式通常會得到 int 結果。float 與 double 不能作為 XOR 運算元。只有目標型別確實需要時才轉型；轉型可能捨棄位元。

XOR 可用於切換選定的位元。若 flags 是整數且 mask 標示要變更的位元，flags ^ mask 會剛好反轉那些位元。再次套用同一個遮罩會還原原始位元，因為 x ^ y ^ y 等於 x。此可逆性適合受控的位元操作，但不能取代更清楚的應用程式邏輯。

找出沒有配對的一個值

當其他每個值都剛好出現兩次時，整數 XOR 的簡潔用途是找出沒有配對的值。相等的值會互相抵消，因為 x ^ x 是 0，而 0 ^ x 是 x。

public class UniqueNumberXor {
  public static void main(String[] args) {
    int unique = 0;
    for (int value : new int[] {4, 9, 4}) {
      unique ^= value;
    }
    System.out.println(unique);
  }
}

輸出：

9

這是對邊界條件敏感的技巧，不是通用的「尋找唯一數字」演算法。它只在有一個值未配對、其他所有值都剛好出現兩次時有效。例如，若另一個值出現三次，它便無法找出唯一值。當出現規則不同，或還需要頻率資訊時，請選擇計數方法。

適用時優先選擇清楚的替代方案

比較兩個布林值是否不等時，請使用 !=；它可能比 ^ 更直接表達意圖。使用 & 1 檢查整數是奇數還是偶數：奇偶性運算是 AND，不是 XOR。雖然用 XOR 交換兩個變數是廣為人知的技巧，但在 Java 中，暫存變數或一般指派更清楚，也能避免別名錯誤。

關鍵差異很簡單：對 boolean 值而言，^ 表示互斥或；對整數而言，它表示按位 XOR。檢查運算元型別，記住兩個布林側都會被評估，並在依賴重複值抵消之前說明資料假設。