Question

我正在尝试计算一个字节中的设置位数，但我似乎遇到了一些我找不到答案的问题。

我的代码目前看起来像

   public static int numBits(byte input){
       int count = 0;
       while (input != 0){
           if ((input & 1)==1){
               count++;
           }
           input >>= 1;
       }
       return count;
   }

在我尝试x = -1之前，似乎工作正常。

当插入值1位时，最终创建了一个无限循环。所以我偶然发现了

Java: right shift on negative number

这对我的解释意味着我应该使用input >>>= 1;，但这仍然导致无限循环。

所以我试着通过尝试

来弄清楚发生了什么

byte x = -1;
System.out.println(x >>> 1);
System.out.println(x >> 1);

导致

2147483647
-1

让我更加困惑。数字2147483647来自何处以及我可能在哪里制造逻辑错误？

Answer 1

>>>运算符表示向右移动，但不签名扩展。

您的试用版非常接近，但您实际上并没有修改x，所以您可以这样做：

int x = -1;
x = x >>> 1;
System.out.println(x);
x = x >> 1; // highest bit = 0 now
System.out.println(x);

哪个会产生

2147483647
1073741823

请注意，我在这里使用int而不是byte，因为位移的结果强制输入至少是整数大小。

有趣的是，当你跑步时：

byte input = -1;
input = (byte) (input >>> 1);

结果是仍然 -1。这是因为上面提到的这种算子发生了类型强制。为了防止这种情况影响到您，您可以屏蔽input的位以确保您只占用前8位：

byte input = -1;
input = (byte) ((input & 0xFF) >>> 1);

如果您要跑步，请将它们放在一起：

byte input = -1;
input = (byte) ((input & 0xFF) >>> 1);
System.out.println(input);
input = (byte) ((input & 0xFF) >> 1);
System.out.println(input);

您获得了预期的结果：

127
63

Answer 2

这完全是由有符号整数存储为二进制值的方式引起的。数字的最高位确定符号的方式（零的排序使得事情变得奇怪），并且通过算术移位保留了符号。你的print语句给出了奇怪的结果，因为结果被提升为int值而不是字节。

如果你想要一个非常简单的修复方法，你可以使用int来存储你的值，但一定要屏蔽除最低位字节之外的所有内容：

public static int numBits(byte inByte){
   int count = 0;
   int input = inByte & 0xFF;
   while (input != 0){
       if ((input & 1)==1){
           count++;
       }
       input >>= 1;
   }
   return count;
}

就像我在上面的评论中所说，你应该真正阅读有关二进制签名数字的Two's complement表示。如果你理解如何表示负数，以及算术/逻辑移位之间的差异，那么所有这些都将非常有意义。

Answer 3

您可能会发现JVM实际上是如何做到这一点很有趣。注意：只有8位，所以你真的不需要循环。

public static int bitCount(int i) {
    // HD, Figure 5-2
    i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
    i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
    i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
    i = i + (i >>> 8);
    i = i + (i >>> 16);
    return i & 0x3f;
}

注意：在x86 / x64上，JVM将其替换为内在函数。即它使用单个机器代码指令。如果你复制这个方法并比较它将调用原始方法它会慢3倍，因为JVM只替换硬编码的方法列表，所以它将替换Integer.bitCOunt，但不能替换副本。

简而言之，使用内置方法而不是重新发明它。

困惑关于位移（以字节计数位）

3 个答案: