Question

我有以下C代码（来自FFMPEG）：

static inline av_const int sign_extend(int val, unsigned bits)
{
    unsigned shift = 8 * sizeof(int) - bits;
    union { unsigned u; int s; } v = { (unsigned) val << shift };
    return v.s >> shift;
}

我试图在JAVA中重现这一点。但我很难理解这一点。无论我如何折腾，我都不会非常接近。

对于value参数：它将无符号字节值作为int。

位参数：4

如果值为255且位为4.它返回-1。我无法在JAVA中重现这一点。抱歉这样模糊的问题。但是你能帮我理解这段代码吗？

总体而言，我试图在JAVA中编码EA ADPCM音频。在FFMPEG中： https://gitorious.org/ffmpeg/ffmpeg/source/c60caa5769b89ab7dc4aa41a21f87d5ee177bd30:libavcodec/adpcm.c#L981

Answer 1

严格地说，使用此输入数据运行此代码的结果具有未指定的结果，因为C中的已签名位移仅在此方案不符合的情况下正确定义。从C99标准：

E1 >> E2的结果是E1右移E2位位置。如果E1具有无符号类型或E1具有签名类型和非负值，则结果的值是E1 / 2 ^{{{1的商的整数部分}}}。 如果E2具有签名类型和负值，则结果值是实现定义的。

（强调我的）

但是，让我们假设您的实现定义了带符号的右移以扩展符号，这意味着如果符号位置位则左侧的空格将填充1，否则为零; ffmpeg代码清楚地预计会出现这种情况。发生以下情况：E1的值为shift（假设为32位整数）。用二进制表示法：

请注意，在将00000000 00000000 00000000 11111111 = val 11110000 00000000 00000000 00000000 = (unsigned) val << shift解释为有符号整数时，代码将继续执行（假设two's complement表示，因为今天的计算机都使用¹），设置了该整数的符号位，因此右边的符号移位用左边的零填充，我们得到

(unsigned) val << shift

...在两个补码表示中，即-1。

在Java中，这个技巧以相同的方式工作 - 除了更好，因为实际上保证了行为。简单地：

11110000 00000000 00000000 00000000 = v.s
11111111 11111111 11111111 11111111 = v.s >> shift

或者，如果您愿意：

public static int sign_extend(int val, int bits) {
  int shift = 32 - bits;  // int always has 32 bits in Java
  int s = val << shift;
  return s >> shift;
}

¹严格地说，由于历史原因，这种转换在C标准中也没有明确定义的值。曾经有过使用不同表示的计算机，并且具有设置符号位的相同位模式在（例如）带符号的幅度表示中具有完全不同的含义。

Answer 2

代码看起来很奇怪的原因是C语言充满了Java中定义明确的未定义行为。例如，在C位移位有符号整数 left ，以便符号位更改为未定义行为，此时程序可以执行任何 > - 无论编译器导致程序执行什么操作 - 崩溃，打印42，make true = false，任何事情都可能发生，编译器仍然可以正确编译它。

现在代码使用1个技巧来移动左边的整数：它使用一个联合，它将成员的字节放在彼此的顶部 - 使无符号和有符号整数占用相同的字节; bitshift用unsigned integer定义;所以我们使用它进行无符号转换;然后使用带符号的移位返回（代码假定负数的右移产生正确的符号扩展的负数，这也不是标准保证的，但通常这些类型的库有一个配置实用程序，可以拒绝编译一个非常深奥的平台;同样这个程序假定CHAR_BIT是8;但是C只保证char 至少 8位宽。

在Java中，你不需要像联盟这样的东西来完成这个任务;相反，你做：

static int signExtend(int val, int bits) {
    int shift = 32 - bits;  // fixed size
    int v = val << shift;
    return v >> shift;
}

在Java中，int的宽度始终为32位; <<可用于有符号和无符号转换;并且没有未定义的行为扩展到符号位; >>可用于签名班次（>>>将无签名）。

Answer 3

given this code:

static inline av_const int sign_extend(int val, unsigned bits)
{
    unsigned shift = 8 * sizeof(int) - bits;
    union { unsigned u; int s; } v = { (unsigned) val << shift };
    return v.s >> shift;
}

'static'修饰符表示该函数在当前文件外部不可见。

'inline'修饰符是对编译器的“请求”，即在调用函数时将代码“内联”放置，而不是具有与关联的调用/返回代码序列分开的函数

'sign_extend'是函数的名称

 in C, a right shift, for a signed value will propagate the sign bit,
 In C, a right shift, for a unsigned value will zero fill.
 It looks like your java is doing the zero fill.

 regarding this line: 
 unsigned shift = 8 * sizeof(int) - bits;
 on a 32bit machine, an integer is 32 bits and size of int is 4
 so the variable 'shift' will contain (8*4)-bits

regarding this line:
union { unsigned u; int s; } v = { (unsigned) val << shift };
 left shift of unsigned will shift the bits left,
 with the upper bits being dropped into the bit bucket
 and the lower bits being zero filled.

regarding this line:
return v.s >> shift;
this shifts the bits back to their original position,
while propagating the (new) sign bit

符号扩展，JAVA中的位移。帮助理解C代码位

3 个答案: