Java - 位级字节数组算术？

Question

我使用字节数组(大小为 2 或 4)来模拟 short 和 int 数据类型的效果。主要想法是拥有一个同时支持 char 和 int 类型的数据类型，但是对我来说，以这种方式模拟算术运算真的很难，因为我必须这样做在位级别。对于那些不关注的人:

123 的 int 表示形式不等于 {0,1,2,3} 的 byte[]，因为它们的位表示形式不同(123 表示形式为 00000000000000000000000001111011在我的系统上，{0,1,2,3} 的表示形式为 00000000000000010000001000000011。

因此“int of 123”实际上相当于“byte[] of {0,0,0,123}”。当值延伸多个字节并且我尝试从这些字节数组中减去或递减时，就会出现问题，因为那时您必须与几个不同的字节进行交互，而我的数学并不那么敏锐。

欢迎任何伪代码或 java 库建议。

Answer 1

除非您真的想知道从一个字节到下一个字节传送了哪些位，否则我建议不要这样做!如果只是简单的数学运算，则将数组转换为 real short 和 int 类型，进行数学计算，然后再次将它们转换回来。

如果您必须这样做，请考虑以下事项:

假设您要添加两个位于 byte 数组中的 short 变量。

您遇到的第一个问题是所有 Java 整数类型都是有符号的。

第二个是从最低有效字节到最高有效字节的“进位”最好使用比字节长的类型来完成因为否则你无法检测到溢出。

即如果将两个 8 位值相加，进位将位于第 8 位。但是 byte 只有 0..7 位，因此要计算第 8 位，您必须将字节提升为下一个适当的较大类型，执行加法操作，然后确定它是否导致进位，然后在将 MSB 加起来时进行处理。这根本不值得。

顺便说一句，很多年前，当我编写 MC6809 CPU 模拟器时，我确实必须进行这种位操作。当硬件 ALU“免费”生成这些相同的位时，有必要对相同的操作数执行多个操作，以便能够弄清楚对 CPU 的各种状态位的影响。

例如，我添加两个 8 位寄存器的 (C++) 代码如下所示:

void mc6809::help_adc(Byte& x)
{
    Byte    m = fetch_operand();

    {
        Byte    t = (x & 0x0f) + (m & 0x0f) + cc.bit.c;
        cc.bit.h = btst(t, 4);          // Half carry
    }

    {
        Byte    t = (x & 0x7f) + (m & 0x7f) + cc.bit.c;
        cc.bit.v = btst(t, 7);          // Bit 7 carry in
    }

    {
        Word    t = x + m + cc.bit.c;
        cc.bit.c = btst(t, 8);          // Bit 7 carry out
        x = t & 0xff;
    }

    cc.bit.v ^= cc.bit.c;
    cc.bit.n = btst(x, 7);
    cc.bit.z = !x;
}

这需要对操作数的不同变体进行三个不同的加法才能提取h、v和c 标志。