使用二进制文字的按位异或行为

Question

我很想知道在使用二进制文字进行按位比较时实际发生了什么。我刚刚遇到以下事情：

byte b1 = (new Byte("1")).byteValue();

// check the bit representation
System.out.println(String.format("%8s", Integer.toBinaryString(b1 & 0xFF)).replace(' ', '0'));
// output: 00000001

System.out.println(b1 ^ 0b00000001);
// output: 0

所以一切都按预期运行，xor 比较等于 0。但是，当尝试使用负数进行相同操作时，它将不起作用：

byte b2 = (new Byte("-1")).byteValue();

// check the bit representation
System.out.println(String.format("%8s", Integer.toBinaryString(b2 & 0xFF)).replace(' ', '0'));
// output: 11111111

System.out.println(b2 ^ 0b11111111);
// output: -256

我本以为最后一个 xor 比较也等于 0。但是，只有当我将二进制文字显式转换为 byte:

时才会出现这种情况

byte b2 = (new Byte("-1")).byteValue();

// check the bit representation
System.out.println(String.format("%8s", Integer.toBinaryString(b2 & 0xFF)).replace(' ', '0'));
// output: 11111111

System.out.println(b2 ^ (byte)0b11111111);
// output: 0

对我来说，在 xor 比较之前，b1 和 0b11111111 具有相同的位表示，因此即使它们被强制转换为 int（或别的）xor 应该仍然等于 0。您如何得出 -256 的二进制表示形式 11111111 11111111 11111111 00000000 的结果？为什么我必须对 byte 进行显式转换才能获得 0？

Answer 1

当你使用 b1 ^ 0b11111111 时，你实际上在 byte 到 int 之间做了 xor byte 是 8 位变量，而 int 是 32 位数字。所以，你所做的是： b1 ^ 0b(00000000 00000000 00000000 11111111) 因此，当您在 byte 之间使用 xor（在它之前附加 1 以将其与 int.1s 一起使用，因为它是一个负数。如果它是正数，则为 0）和 int 结果将是一个整数，在你的例子中，-256.

当您将整数转换为 byte 时，您在两个字节之间使用 xor，结果将是一个字节。

Answer 2

没有特定转换的二进制文字表示 32 位整数值，无论有多少位。例如 0b00000001 是 shorthand 对应 0b00000000 00000000 00000000 00000001.

Java 中的按位比较使用 二进制数字提升 （请参阅 Javadocs）。在这种特定情况下，这意味着两个操作数在执行比较之前都转换为 int。

0b11111111 已经表示一个 int（没有前导 0s）并且只表示 0b00000000 00000000 00000000 11111111，而 b2 是一个表示值的字节-1。在转换为 int 期间，值被保留，因此 b2 被转换为表示相同数字 (-1) 的 32 位整数：0b11111111 11111111 11111111 11111111.

然后 xor 的计算结果为 0b11111111 11111111 11111111 00000000，这是 -256.

的 32 位二进制表示

如果使用 (byte)0b11111111 执行 xor 比较，二进制文字也将被视为一个字节，因此等效地转换为表示 -1 的 32 位整数。

重要的是要注意二进制比较是使用 double, float, long 或 int 执行的（如 Javadocs 中指定）。如果只有其他类型参与比较（例如byte），它们将被转换为int。这就是为什么下面这段代码会给出编译错误：

byte b1 = (byte)0b00000001;
byte b2 = (byte)0b00000001;
byte b3 = b1 & b2;

>>> error: incompatible types: possible lossy conversion from int to byte

...因为两个byte按位比较的结果是int.

进一步阅读为什么可以在这里完成：

Types and the Java Virtual Machine
Bitwise operators in java only for integer and long?

使用二进制文字的按位异或行为

Behavior of bitwise xor using binary literals

java

bit-manipulation

bitwise-operators

bitwise-xor