将 4 个字节转换为无符号 32 位整数并将其存储在 long

Posted 2023-02-16

【中文标题】将 4 个字节转换为无符号 32 位整数并将其存储在 long

【英文标题】：Convert 4 bytes to an unsigned 32-bit integer and storing it in a long

【发布时间】：2012-11-02 21:40:55

【问题描述】：

我正在尝试用 Java 读取二进制文件。我需要读取无符号 8 位值、无符号 16 位值和无符号 32 位值的方法。什么是最好的（最快、最好看的代码）来做到这一点？我已经在 c++ 中完成了这个并做了这样的事情：

uint8_t *buffer;
uint32_t value = buffer[0] | buffer[1] << 8 | buffer[2] << 16 | buffer[3] << 24;

但是在 Java 中，如果例如 buffer[1] 包含一个值，由于左移的结果是 int (?)，该值设置了符号位。而不是 OR:ing 仅在特定位置的 0xA5 中它 OR:s 在 0xFFFFA500 或类似的东西中，这会“损坏”两个顶部字节。

我现在有一个代码，如下所示：

public long getUInt32() throws EOFException, IOException 
    byte[] bytes = getBytes(4);
    long value = bytes[0] | (bytes[1] << 8) | (bytes[2] << 16) | (bytes[3] << 24);
    return value & 0x00000000FFFFFFFFL;

如果我想转换 0x67 0xA5 0x72 0x50 这四个字节，结果是 0xFFFFA567 而不是 0x5072A567。

编辑：这很好用：

public long getUInt32() throws EOFException, IOException 
    byte[] bytes = getBytes(4);
    long value = bytes[0] & 0xFF;
    value |= (bytes[1] << 8) & 0xFFFF;
    value |= (bytes[2] << 16) & 0xFFFFFF;
    value |= (bytes[3] << 24) & 0xFFFFFFFF;
    return value;

但是没有更好的方法来做到这一点吗？对于这样一个简单的事情来说，10 位操作似乎“有点”多。（看看我在那里做了什么？）=）

【问题讨论】：

如果您使用的变量很长，那么 ALU 将始终在 64 位上执行操作。如果变量是 int，则 ALU 总是在 32 位上进行操作（而 ALU 功能的其他 32 位未使用）。对字节的操作很可能使 ALU 的 58 位未使用。这些操作总是在一个时钟周期内发生，所以说 10 位太多了。

不，您的工作实施正是正确的方法。

您不需要上面代码中的最后一个位和操作： value |= (bytes[3]

【参考方案1】：

更常规的版本首先将字节转换为整数形式的无符号值：

public long getUInt32() throws EOFException, IOException 
    byte[] bytes = getBytes(4);
    long value = 
        ((bytes[0] & 0xFF) <<  0) |
        ((bytes[1] & 0xFF) <<  8) |
        ((bytes[2] & 0xFF) << 16) |
        ((long) (bytes[3] & 0xFF) << 24);
    return value;

不要纠结于位操作的数量，很可能编译器会将这些优化为字节操作。

此外，您不应该将long 用于 32 位值，只是为了避免符号，您可以使用 int 并忽略它大部分时间都已签名的事实。见this answer。

更新：需要将最高有效字节强制转换为 long，因为否则它的最高有效位将被移入 32 位整数的符号位，可能会使其为负数。

【讨论】：

需要使用 ((long)(bytes[+3] & 0xFF)

【参考方案2】：

你的想法是对的，我认为没有任何明显的改进。如果您查看java.io.DataInput.readInt spec，他们有相同的代码。他们切换了<< 和& 的顺序，但其他都是标准的。

没有办法一次性从byte 数组中读取int，除非您使用内存映射区域，这方式 过大。

当然，您可以直接使用DataInputStream，而不是先读入byte[]：

DataInputStream d = new DataInputStream(new FileInputStream("myfile"));
d.readInt();

DataInputStream 工作的字节序与您使用的相反，因此您还需要一些 Integer.reverseBytes 调用。它不会更快，但更干净。