如何安全地将 Java 字节用作无符号字符？
How can I safely use a Java byte as an unsigned char?
我正在将一些使用大量位操作的 C 代码移植到 Java。 C 代码在 int 为 32 位宽而 char 为 8 位宽的假设下运行。其中有断言可以检查这些假设是否有效。
我已经接受了我必须使用 long 代替 unsigned int 的事实。但是我可以安全地使用 byte 来替代 unsigned char 吗？
它们仅代表字节，但我已经 运行 了解这个奇怪的事件：（data 在 C 中是一个 unsigned char * 而在 [=36 中是一个 byte[] =]):
/* C */
uInt32 c = (data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3];
/* Java */
long a = ((data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3]) & 0xffffffff;
long b = ((data[0] & 0xff) << 24) | ((data[1] & 0xff) << 16) |
((data[2] & 0xff) << 8) | (data[3] & 0xff) & 0xffffffff;
你会认为左移操作是安全的。但是由于 Java、a 和 b 中奇怪的一元提升规则，如果 data 中的某些字节是 "negative"（b给出了正确的结果）。
我还应该注意哪些 "gotchas"？我真的不想在这里使用short。
您可以安全地使用 byte 来表示 0 到 255 之间的值，如果您确保在计算中使用它之前将其值与 255（或 0xFF）按位与。这会将其提升为 int，并确保提升的值介于 0 和 255 之间。
否则，使用符号扩展，整数提升将导致 int 值介于 -128 和 127 之间。 -127 作为 byte（十六进制 0x81）将变为 -127 作为 int（十六进制 0xFFFFFF81）。
所以你可以这样做：
long a = (((data[0] & 255) << 24) | ((data[1] & 255) << 16) | ((data[2] & 255) << 8) | (data[3] & 255)) & 0xffffffff;
请注意，第一个 & 255 在这里是不必要的，因为后面的步骤无论如何都会屏蔽掉额外的位 (& 0xffffffff)。但始终包含它可能是最简单的。
... can I safely use byte as a replacement for unsigned char?
如您所见，并不是真的...不。
根据Oracle Java documentation，byte是一个带符号的整数类型，尽管它有 256 个不同的值（由于明确的范围规范 "It has a minimum value of -128 and a maximum value of 127 (inclusive)" 来自文档）有一些值 C 中的 unsigned char 可以存储，而 Java 中的 byte 不能（反之亦然）。
这解释了您遇到的问题。但是，问题的严重程度尚未在您的 8 位字节实现中得到充分证明。
What other "gotchas" should I be aware of?
虽然 Java 中的 byte 需要仅支持 -128 和 127 之间（包括）之间的值，但 Cs unsigned char 具有最大值（UCHAR_MAX) 这取决于用于表示它的位数（CHAR_BIT；至少 8）。所以当CHAR_BIT大于8时，unsigned char可以存储超过255的额外值。
总而言之，在 Java 的世界中，a byte 实际上应该称为 octet（一组八位），而在 C 中 a byte (char, signed char, unsigned char)是一组至少（可能多于）八位。
没有。它们不等价。我认为您也不会在 Java 中找到等效类型；它们都是 固定宽度 。您可以安全地使用 Java 中的 byte 作为 C 中 int8_t 的等价物，但是（除了 int8_t 不需要存在于 C 中，除非 CHAR_BIT == 8 ).
至于陷阱，你的 C 代码中也有一些。假设 data[0] 在 INT_MAX == 32767.
的任何系统上都是 unsigned char、data[0] << 24 is undefined behaviour
我正在将一些使用大量位操作的 C 代码移植到 Java。 C 代码在 int 为 32 位宽而 char 为 8 位宽的假设下运行。其中有断言可以检查这些假设是否有效。
我已经接受了我必须使用 long 代替 unsigned int 的事实。但是我可以安全地使用 byte 来替代 unsigned char 吗？
它们仅代表字节，但我已经 运行 了解这个奇怪的事件：（data 在 C 中是一个 unsigned char * 而在 [=36 中是一个 byte[] =]):
/* C */
uInt32 c = (data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3];
/* Java */
long a = ((data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3]) & 0xffffffff;
long b = ((data[0] & 0xff) << 24) | ((data[1] & 0xff) << 16) |
((data[2] & 0xff) << 8) | (data[3] & 0xff) & 0xffffffff;
你会认为左移操作是安全的。但是由于 Java、a 和 b 中奇怪的一元提升规则，如果 data 中的某些字节是 "negative"（b给出了正确的结果）。
我还应该注意哪些 "gotchas"？我真的不想在这里使用short。
您可以安全地使用 byte 来表示 0 到 255 之间的值，如果您确保在计算中使用它之前将其值与 255（或 0xFF）按位与。这会将其提升为 int，并确保提升的值介于 0 和 255 之间。
否则，使用符号扩展，整数提升将导致 int 值介于 -128 和 127 之间。 -127 作为 byte（十六进制 0x81）将变为 -127 作为 int（十六进制 0xFFFFFF81）。
所以你可以这样做：
long a = (((data[0] & 255) << 24) | ((data[1] & 255) << 16) | ((data[2] & 255) << 8) | (data[3] & 255)) & 0xffffffff;
请注意，第一个 & 255 在这里是不必要的，因为后面的步骤无论如何都会屏蔽掉额外的位 (& 0xffffffff)。但始终包含它可能是最简单的。
... can I safely use
byteas a replacement forunsigned char?
如您所见，并不是真的...不。
根据Oracle Java documentation，byte是一个带符号的整数类型，尽管它有 256 个不同的值（由于明确的范围规范 "It has a minimum value of -128 and a maximum value of 127 (inclusive)" 来自文档）有一些值 C 中的 unsigned char 可以存储，而 Java 中的 byte 不能（反之亦然）。
这解释了您遇到的问题。但是，问题的严重程度尚未在您的 8 位字节实现中得到充分证明。
What other "gotchas" should I be aware of?
虽然 Java 中的 byte 需要仅支持 -128 和 127 之间（包括）之间的值，但 Cs unsigned char 具有最大值（UCHAR_MAX) 这取决于用于表示它的位数（CHAR_BIT；至少 8）。所以当CHAR_BIT大于8时，unsigned char可以存储超过255的额外值。
总而言之，在 Java 的世界中，a byte 实际上应该称为 octet（一组八位），而在 C 中 a byte (char, signed char, unsigned char)是一组至少（可能多于）八位。
没有。它们不等价。我认为您也不会在 Java 中找到等效类型；它们都是 固定宽度 。您可以安全地使用 Java 中的 byte 作为 C 中 int8_t 的等价物，但是（除了 int8_t 不需要存在于 C 中，除非 CHAR_BIT == 8 ).
至于陷阱，你的 C 代码中也有一些。假设 data[0] 在 INT_MAX == 32767.
unsigned char、data[0] << 24 is undefined behaviour