关于符号位扩展你又知道多少

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作者:小马

先看两段代码, 一个是C，一个是java。

 

[cpp] view plain copy

 

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
2. {  
3.     char b = 0x83;  
4.     short s1 = (short)b;  
5.     short s2 = (short)(b&0xff);  
6.   
7.     printf("s1 = %d\n", s1);  
8.     printf("s2 = %d\n", s2);  
9.   
10.   
11.     return 0;  
12. }  

[java] view plain copy

 

1. public static void main(String[] args)   
2. {  
3.         byte b = (byte)0x83;  
4.         short s1 = (short)b;  
5.         short s2 = (short)(b&0xff);  
6.           
7.         System.out.printf("s1 = %d\n", s1);  
8.         System.out.printf("s2 = %d\n", s2);  
9.   
10. }  

运行结果其实是一样的:

s1 = -125

s2 = 131

 

用两种语言，是想说明它的通用性，表示这个特性跟语言本身无关。那么原因是什么呢？

 

首先，第二个结果才是我们期望的，这个应该都同意(至少大部分情况下都是这样)。其次如果变量b是正数(这里是负数，因为char表示有符号数，0x83最高位是1,表示负数)，S1和S2的结果是相等的。

所以，问题的核心其实还是变量b的这个符号位。计算机里从低精度数向高精度数转换时，比如这里从char到short, 肯定会在前面扩展一些bit位，从而达到高精度数的长度。那么扩展时，是补0还是补1呢？这里有个原则就是，有符号数扩展符号位，也就是1,无符号数扩展0。

 

再看看上面的代码，s1其实是0xff83, 是个负数，它表示的值就是-125(注意0xff83是补码表示，计算原值要换成原码)。而s2是0x0083, 因为它强制与上了0xff,其实就是与上了0x00ff。这样就把高字节转成了0x00,消除了符号位。

 

为了证明上面的理论，可以做一个实验，把代码改成这样：

[cpp] view plain copy

 

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
2. {  
3.     char b = 0x83;  
4.     short s1 = (short)b;  
5.     short s2 = (short)(b&0xffff);  
6.   
7.     printf("s1 = %d\n", s1);  
8.     printf("s2 = %d\n", s2);  
9.   
10.   
11.     return 0;  
12. }  

运行，结果是s1=s2=-125。这也支持了上面的理论分析。

 

趁热打铁，再看一个示例：

[cpp] view plain copy

 

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
2. {  
3.     char a = 0xff;  
4.     if (a == 0xff)  
5.     {  
6.         printf("equal\n");  
7.     }  
8.   
9.     return 0;  
10. }  

运行的结果是, “equal”并没有打印出来。你可能已经分析出原因了。字符a在和0xff比较时，被隐式的转换成int(因为0xff是整型)，然后a做了符号位扩展，变为0xffffffff, 这个值和0x000000ff比较，当然是不等的。

我希望已经讲清楚了，欢迎拍砖。