java - 按位取反给出意想不到的结果

Question

我正在尝试用 Java 编写一个按位计算器，您可以输入诸如 ~101 之类的表达式，但是当我运行这段代码时它会返回 10

import java.util.Scanner;

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Integer a = Integer.valueOf("101", 2);
        System.out.println(Integer.toString(~a,2));
    }
}

它输出 -110 为什么？

Answer 1

您假设 101 的长度为三位。 Java 不支持变长位操作，它对整个 int 位进行操作，所以 ~ 将是 32 位的 not长“101”。

--- 在被问及“我该如何解决这个问题？”后进行编辑---

这是一个非常好的问题，但答案是“你不能”和“你可以通过不同的方式实现同​​样的事情”的混合体。

您无法修复 ~ 运算符，因为它会做它该做的事情。这有点像要求修复 + 以仅添加 1 的位置。只是不会发生。

您可以实现所需的操作，但是您需要更多的“东西”才能让它运行。首先，您必须有东西(另一个整数)来指定感兴趣的位。这通常称为位掩码。

 int mask = 0x00000007; // just the last 3 bits.

 int masked_inverse = (~value) & mask;

请注意，我们所做的实际上是反转 32 位，然后将其中的 29 位清零；因为，它们在掩码中被设置为零，这意味着“我们不关心它们”。这也可以想象为利用 & 运算符，这样我们就可以说“如果设置并且我们关心它，请设置它”。

现在您仍然有 32 位，但只有低 3 位会被反转。如果你想要一个 3 位的数据结构，那就另当别论了。 Java(和大多数语言)只是不直接支持这些东西。因此，您可能想向 Java 添加另一种类型 来支持它。 Java 通过 class 机制添加类型，但内置类型是不可更改的。这意味着您可以编写一个类来表示 3 位数据结构，但它必须在内部将 int 处理为 32 位字段。

幸运的是，有人已经这样做了。它是标准 Java 库的一部分，并且 is called a BitSet .

BitSet threeBits = new BitSet(3);
threeBits.set(2);  // set bit index 2
threeBits.set(0);  // set bit index 0
threeBits.flip(0,3);

但是，由于 Java 中的类/对象系统的限制，此类位操作对它们有不同的感觉，这源于将类定义为在 Java 中添加新类型的唯一方式。