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Java 教程|byte 转换 int 时为何与 0xff 进行与运算

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发表于 2017-8-4 00:00:29 | 显示全部楼层 |阅读模式


先看代码:


[java]

public static String bytes2HexString(byte[] b) {

    String ret = "";

       for (int i = 0; i < b.length; i++) {

            String hex = Integer.toHexString(b[ i ] & 0xFF);

       if (hex.length() == 1) {

            hex = ’0′ + hex;

        }

        ret += hex.toUpperCase();

        }

    return ret;

}

[/java]


上面是将 byte[] 转化十六进制的字符串,注意这里 b[ i ] & 0xFF 将一个 byte 和 0xFF 进行了与运算,然后使用 Integer.toHexString 取得了十六进制字符串


可以看出:b[ i ] & 0xFF 运算后得出的仍然是个 int,那么为何要和 0xFF 进行与运算呢?


直接 Integer.toHexString(b[ i ]);,将 byte 强转为 int 不行吗?


答案是不行的。


其原因在于:


1. byte的大小为 8bits 而 int 的大小为 32bits ;

2. java的二进制采用的是补码形式 ;


在这里先温习下计算机基础理论:


byte是一个字节保存的,有8个位,即8个0、1。


8位的第一个位是符号位,也就是说0000 0001代表的是数字1 ,1000 0001代表的就是-1 。


所以正数最大位0111 1111,也就是数字127;负数最大为1111 1111,也就是数字-128 。


上面说的是二进制原码,但是在java中采用的是补码的形式,下面介绍下什么是补码(补码就是原码按位取反再加1,下边的解释有些抽象。):


1、反码:


一个数如果是正,则它的反码与原码相同;


一个数如果是负,则符号位为1,其余各位是对原码取反;


2、补码:利用溢出,我们可以将减法变成加法


对于十进制数,从9得到5可用减法:


9-4=5 因为4+6=10,我们可以将6作为4的补数


改写为加法:


9+6=15(去掉高位1,也就是减10)得到5.


对于十六进制数,从c到5可用减法:


c-7=5 因为7+9=16 将9作为7的补数


改写为加法:

c+9=15(去掉高位1,也就是减16)得到5.


在计算机中,如果我们用1个字节表示一个数,一个字节有8位,超过8位就进1,在内存中情况为(100000000),进位1被丢弃。


1) 一个数为正,则它的原码、反码、补码相同


2) 一个数为负,则符号位为1,其余各位是对原码取反,然后整个数加1


- 1的原码为 10000001

- 1的反码为 11111110

+ 1

- 1的补码为 11111111

0的原码为 00000000

0的反码为 11111111(正零和负零的反码相同)

+1

0的补码为 100000000(舍掉打头的1,正零和负零的补码相同)


Integer.toHexString 的参数是 int,如果不进行 &0xff,那么当一个 byte 会转换成 int 时,由于 int 是32位,


而 byte 只有8位这时会进行补位,例如补码11111111的十进制数为 -1 ,转换为int时变为 11111111111111111111111111111111,好多1啊,呵呵!


即 0xffffffff,但是这个数是不对的,这种补位就会造成误差。


和 0xff 相与后,高24比特就会被清0了,结果就对了。


重要信息:

Java 中的一个 byte,其范围是-128~127的,而 Integer.toHexString 的参数本来是 int,如果不进行 &0xff,那么当一个 byte 会转换成 int 时,对于负数,会做位扩展。


举例来说,一个 byte 的-1(即 0xff ),会被转换成 int 的-1(即0xffffffff),那么转化出的结果就不是我们想要的了。


而 0xff 默认是整形,所以,一个 byte 跟 0xff 相与会先将那个 byte 转化成整形运算,这样,结果中的高的24个比特就总会被清0,于是结果总是我们想要的。


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