为什么左移 java 改变符号值

Question

我正在研究 java。我想知道为什么 java 会产生这个输出。我在这里分享代码。

public class vvn {

    public static void main(String[] args)
    {
        byte [] arr = new byte[4];
        arr[0] = (byte)157;
        arr[1] = 1;
        arr[2] = 0;
        arr[3] = 0;
        System.out.format("read 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x \n",arr[3],arr[2],arr[1],arr[0]);
        int v = (arr[0] | (arr[1] << 8) | (arr[2] << 16) | (arr[3] << 24));
        System.out.format("read 0x%x\n",v);

    }

}

我得到的输出是

read 0x0 0x0 0x1 0x9d 
read 0xffffff9d

我预计输出应该是 0x0000019d

Answer 1

因为最左边的数字是为符号保留的，所以当您向左移动时，符号会在您提交溢出时发生变化。

Answer 2

看。您的表达式 (arr[1] << 8) | (arr[2] << 16) | (arr[3] << 24) 等于 Ox100。所以，你需要额外的 Ox9d，十进制是 157。不幸的是，byte diapasone 是 [-128; 127]。所以，不可能从byte中得到157。而你的 a[0] 等于 -99.

Answer 3

在Java中，类型byte是一个从-128到127的有符号值。这意味着(byte)157会导致溢出，实际上等于-99.当你输出字节的十六进制值时是不明显的，因为-99（有符号）和157（无符号）的二进制表示是相等的（并且格式转换%x解释值作为无符号值）。

但是，一旦在表达式中使用它，byte 值就会提升为 int。而-99作为一个int的十六进制表示是0xffffff9d。您可以通过在您的程序中添加以下行来查看：

System.out.format("0x%x \n", (int)arr[0]);

Answer 4

我认为问题在于 java 中的位运算是在 int 上执行的所以当你使用

arr[0] | ...

arr[0] 转换为 int。因此，您得到的不是预期的 0x9d，而是 0xffffff9d 因此，解决问题需要 & 0xff 掩码，例如

int v = ((arr[0] & 0xff) | ((arr[1] & 0xff) << 8) | ...;

Answer 5

您正在从字节（带符号的 8 位）转换为整数（带符号的 32 位）。最高有效位（最左边的一位）保存符号（参见 two's complement）。

你的 157 是二进制的 10011101。由于您将此值分配给 有符号字节 （java 没有无符号字节），这实际上是一个负数，-99.

现在，当您从 byte 转换为 int 时，该值将被保留。在负数的情况下，这意味着将所有位设置为左侧以保持符号性。在您的情况下，10011101 变为 11111111 11111111 11111111 10011101。

无论如何，在 java 中使用无符号字节是一场噩梦。基本上，您需要用 0xff 屏蔽所有内容（以切断 'ones to the left'），如下所示：

int v = ((arr[0] & 0xff) |
    ((arr[1] & 0xff) << 8) |
    ((arr[2] & 0xff) << 16) |
    ((arr[3] & 0xff) << 24));

很漂亮，不是吗？

更新 1： 另外，您可能对 Guava 的 UnsignedBytes...

感兴趣

更新二： Java 8 Byte 有 toUnsignedInt() 和 toUnsignedLong() 方法。你的计算因此变成：

int v = (Byte.toUnsignedInt(arr[0]) |
    (Byte.toUnsignedInt(arr[1]) << 8) |
    (Byte.toUnsignedInt(arr[2]) << 16) |
    (Byte.toUnsignedInt(arr[3]) << 24));

为什么左移 java 改变符号值

Why left shifting in java changing the sign value

java

byte-shifting