java - Java 中负字节和短数据类型的位操作

Question

我正在尝试实现一个存储 32 位数字的类，而不使用 int原始类型。为此，我使用了两个 short变量msbs和lsbs存储数字的 32 位，每个变量 16 位。变量msbs将存储数字的前 16 位和 lsbs变量剩下的 16 位。

当涉及到将给定字节保存到变量时，我应用下一个公式:(字节顺序以 Little-Endian 表示法给出)

输入-> byte[] n = {0b00110101, -3, 0b1001, 0b0};到号码 0b00000000 00001001 11111101 00110101 (654645)

msbs = ((n[3] << 8) | n[2]);
lsbs = ((n[1] << 8) | n[0]);

如下图

private void saveNumber(byte[] n) {
    msbs = (byte)((n[3] << 8) | n[2]);
    lsbs = (byte)((n[1] << 8) | n[0]);

    System.out.println(Integer.toBinaryString((n[1] << 8) | n[0]));//Prints 11111111111111111111110100110101

    System.out.println("msbs -> " + Integer.toBinaryString(msbs));
    System.out.println("lsbs -> " + Integer.toBinaryString(lsbs));//Prints 110101
}

线路

System.out.println(Integer.toBinaryString((n[1] << 8) | n[0]));//Prints 11111111111111111111110100110101

打印出我所需要的内容，尽管开头有大量无用的 1 位(我可以通过将其转换为 short 来摆脱它们)但是当我打印lsbs时我存储完全相同的值(显然)它输出 110101，而它应该是 0b1111110100110101

为什么会出现这种行为？我知道这一定是 Java 在存储值 11111111111111111111110100110101 时执行的“内部”转换。转换为 16 位原始类型(我个人认为这不会发生，因为我在 8 位数字中向左移动 8 位，这应该给我一个 16 位数字)作为旁注，msbs变量正在做我想要它做的事情，所以问题应该与Java表示负数的方式有关

顺便说一句，我知道 Java 并不是享受位乐趣的最佳语言。

Answer 1

Why does this behavior occur?

在Java中，所有按位运算都是32位或64位运算。这与其他一些语言不同，并且可能是意想不到的。但事实就是如此。

I understand It must be something with the "internal" casting performed by Java ....

Java 不会在您的任何示例中执行隐式缩小转换¹。事实上，我认为意外行为的原因是代码中的显式缩小:

  msbs = (byte)((n[3] << 8) | n[2]);

您已从 ((n[3] << 8) | n[2]) 显式转换了一个 32 位值到 byte 。根据您所说的期望，您应该转换到 short .

<小时/>

旁白:当您写下这样的内容时，“就我个人而言，我认为这不会发生......”，这意味着您怀疑 Java 编译器的正确性。事实上，在 99.999% 的情况下²，真正的问题是有人不明白编译器应该如何处理他们的；即他们的语言知识太浅³。在大多数情况下，编程语言都有一个规范，它准确地说明了特定构造的含义。对于 Java 来说，它是 Java 语言规范。

<小时/>

^{1 - 事实上，我能想到的原始类型发生内部缩小的唯一情况是在赋值运算符中。}

^{2 - 我编了这个数字，但重点是编译器错误很少是导致意外应用程序行为的原因。}

^{3 - 或者这可能只是程序员错过的应用程序错误。疲劳会对大脑产生坏影响......}