c# - ulong 和 long 在计算值的二进制模式时有什么区别？

Question

下面的代码允许用户输入一个整数并将其转换为二进制。输入的数字是(1) 解析成 long 类型和(2)转化为乌龙型。

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{ 
    static void Main(string[] args)
    {
        const int size = 64;
        ulong value;
        char bit;

        Console.WriteLine("Enter an integer");
        value = (ulong)long.Parse(Console.ReadLine());

        ulong mask = 1UL << size - 1;
        for(int count = 0; count < size; count++)
        {
            bit = ((mask & value) != 0) ? '1' : '0';
            Console.Write(bit);
            mask >>= 1;
        }

        Console.ReadLine();
    }
}
}

有效!

但是如果我不把这个值转化成ulong，那就有问题了:

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{ 
    static void Main(string[] args)
    {
        const int size = 64;
        long value;
        char bit;

        Console.WriteLine("Enter an integer");
        value = long.Parse(Console.ReadLine());

        long mask = 1L << size - 1;
        for(int count = 0; count < size; count++)
        {
            bit = ((mask & value) != 0) ? '1' : '0';
            Console.Write(bit);
            mask >>= 1;
        }

        Console.ReadLine();
    }
}

谁能告诉我为什么？

Answer 1

在二进制补码系统中，负数使用将最高有效位设置为 1 的位模式表示。因此，当您通过将 1 向左移动 63 次来制作带符号的掩码 时，您会得到一个负数:

long mask = 1L << size - 1;

这是理解接下来会发生什么的关键:右移负数会保留其符号。换句话说，如果最高有效位是 1，则 1 将被移入顶部的数字，而不是零。

您的面具将在您移动时按照以下顺序进行:

100000...000
110000...000
111000...000
111100...000
...
111111...100
111111...110
111111...111

这就是为什么条件 (mask & value) != 0 将在 1 的序列达到值中的最高设置位时变为 true 的原因，并且将保持不变一直到最后。