我目前正在嘗試在Java中圍繞位和位移運算符。雖然它們在簡化的玩具示例（基本上是正整數）中對我來說是有意義的，但是一旦涉及負數，我的理解就會崩潰，在其他一些情況下也是如此。我嘗試用兩個搜索引擎在互聯網上搜索，我甚至檢查了Java規范。我找不到任何正確描述按位和位移運算符在Java中如何工作的來源。Java標準庫中特別讓我感到困惑的一個函數是 。來自 OpenJdk 的源代碼如下所示（LGPLv2 具有類路徑異常），并在爪哇文檔中摘錄：java.lang.Integer.toUnsignedLong(int)/** * Converts the argument to a {@code long} by an unsigned * conversion. In an unsigned conversion to a {@code long}, the * high-order 32 bits of the {@code long} are zero and the * low-order 32 bits are equal to the bits of the integer * argument. */public static long toUnsignedLong(int x) { return ((long) x) & 0xffffffffL;}根據上面復制的官方文檔，“長整型的高位32位為零，低階32位等于整數參數的位。但是，我不明白這如何從方法體內部的代碼中得出。在閱讀該方法時，以下是我對正x的思路：當整數轉換為 long 時，其符號位/最高有效位為零。因此，長整型符號位/最高有效位為零，低位等于整數的位。由于 long 具有所有最低階 4 字節，并且由于只有這些字節中包含數據，因此此掩碼不起作用，并且返回正確的結果。0xffffffff然而，當在負面的背景下閱讀它時，我的理解就崩潰了：x當整數為 cst 到 long 時，其符號位/最高有效位為 1。因此，長號的符號位/最有效位是一，低階位等于整數的位，除了第四個最低有效字節的最有效位是零，當它在整數中為1時。由于 long 在最低順序為 4 個字節中具有所有 1，在最高順序的 4 個字節中具有零，因此它具有更改長整型上的符號位的唯一效果，并使四個最低有效位中的錯誤整數保持不變。因此，它從此方法返回錯誤的答案，其中整數的符號位在移動到長整型時會更改。0xffffffff但是，當我測試此方法時，我得到的結果與Javadoc一致。我懷疑我誤解了Java中按位運算符或其兩個補碼整數表示的一個或多個基本點，我希望這個問題可以澄清這些要點。
1 回答
至尊寶的傳說
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按位運算符的工作方式完全符合您的預期。它們是嚴格的位運算符，根本不考慮位的語義。
有時，使用斷點運行代碼最為簡單。對于您的具體示例，我將操作的步驟轉換為原子語句，并使用 打印結果。Long.toString
int x = -57;
// step 1:
long xCast = (long) x;
System.out.println(Long.toString(xCast, 2)); // -1110011 - this is not the bitwise representation however.
long mask = 0xffffffffL;
System.out.println(Long.toString(mask, 2)); // 11111111111111111111111111111111
// step 2:
long result = ((long) x) & mask;
System.out.println(Long.toString(result, 2)); // 11111111111111111111111111000111
步驟 1 是操作外觀的主要原因。在 Java 中，所有（嚴格數字）值都是有符號的（字符是無符號的）。這意味著，正如您正確指出的那樣，所有最高位都是符號位。然而，有趣的部分是，如果一個數字是負數，那么其余位會做什么。以下主題已經涵蓋了“二的補碼”的基礎知識：什么是“2的補碼”？這個維基百科頁面也是如此：https://en.wikipedia.org/wiki/Two%27s_complement
為了縮短它，在java中，對于整數：
int zero = 0; // == 0b00000000_00000000_00000000_00000000
int maxPositive = Integer.MAX_VALUE; // == 0b01111111_11111111_11111111_11111111
int minus1 = -1; // == 0b11111111_11111111_11111111_11111111
int minNegative = Integer.MIN_VALUE; // == 0b10000000_00000000_00000000_00000000
因此，一切正常的原因是，如果整數為負數，則在強制轉換時，整個上部 32 位將轉換為 1，否則數字的表示值將發生變化。有效：
int x = 0b11111111_11111111_11111111_11000111;
轉換為：
long xCast = 0b11111111_11111111_11111111_11111111_11111111_11111111_11111111_11000111;
由于您作為開發人員希望該方法僅返回初始設置的位，因此您必須從結果中屏蔽上位。這是在步驟 2 中完成的。
因此，您的示例的答案：Java中非浮動值的表示是二的補碼，因此，當智能地將值從int轉換為long時，對于負數，上面的位被1填充。因此，它們必須被刪除。
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