Question

我正在移植一些在Java中使用大量位操作的C代码。 C代码在假设int为32位宽且char为8位宽的情况下运行。其中有断言检查这些假设是否有效。

我已经接受了以下事实：我必须使用long代替unsigned int。但我可以安全地使用byte代替unsigned char吗？

它们只代表字节，但我已经遇到了这个奇怪的事件：（data是C中的unsigned char *和Java中的byte[]：

/* C */
uInt32 c = (data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3];

/* Java */
long a = ((data[0] << 24) | (data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3]) & 0xffffffff;
long b = ((data[0] & 0xff) << 24) | ((data[1] & 0xff) << 16) |
          ((data[2] & 0xff) << 8) | (data[3] & 0xff) & 0xffffffff;

你会认为左移操作是安全的。但是，如果a中的某些字节为“否定”（b，则由于Java中奇怪的一元促销规则，data和b不会相同正确的结果）。

我应该注意哪些其他“陷阱”？我真的不想在这里使用short。

Answer 1

如果在计算中使用它之前确保将其值与255（或0xFF）进行按位和运算，则可以安全地使用byte来表示0到255之间的值。这会将其提升为int，并确保提升的值介于0到255之间。

否则，使用符号扩展名进行整数提升会导致-int值介于-128和127之间。 -127作为byte（十六进制0x81）将变为-127作为int（十六进制0xFFFFFF81）。

所以你可以这样做：

long a = (((data[0] & 255) << 24) | ((data[1] & 255) << 16) | ((data[2] & 255) << 8) | (data[3] & 255)) & 0xffffffff;

请注意，此处不需要第一个& 255，因为后面的步骤无论如何都会掩盖额外的位（& 0xffffffff）。但是，总是要包含它可能是最简单的。

Answer 2

...我可以安全地使用byte代替unsigned char吗？

正如你所发现的，不是真的......不。

根据Oracle Java documentation，byte是有符号整数类型，虽然它有256个不同的值（由于显式范围规范“它的最小值为-128，并且最大值127（含）“来自文档）有一些值可以存储来自C的unsigned char，而来自Java的byte不能（反之亦然）。

这解释了您遇到的问题。但是，问题的严重程度尚未在您的8位字节实现中得到充分证明。

我应该注意哪些“陷阱”？

虽然Java中的byte只需要支持（包括）-128和127之间的值，但C unsigned char具有最大值（UCHAR_MAX），这取决于用于表示它的位数（CHAR_BIT;至少为8）。因此，当CHAR_BIT大于8时，unsigned char可以存储超过255的额外值。

总之，在Java的世界中，byte实际上应该被称为octet（一组八位），其中 - 就像在C a byte （{ {1}}，char，signed char）是一组至少（可能超过）8位。

没有。他们并不等同。我不认为你会在Java中找到一个等价的类型;他们都是固定宽度。您可以安全地使用Java中的unsigned char作为C中byte的等效项（但除了int8_t之外不需要存在int8_t除外）。

至于陷阱，你的C代码中也有一些。假设CHAR_BIT == 8在data[0]的任何系统上都是unsigned char，data[0] << 24 is undefined behaviour。

如何安全地将Java字节用作unsigned char？

2 个答案: