byte为什么要与上0xff(转)

Posted 2020-07-13 沧海一滴

 

无意间翻看之间的代码，发现了一段难以理解的代码。

     byte[] bs = digest.digest(origin.getBytes(Charset.forName(charsetName))) ;  
          
        for (int i = 0; i < bs.length; i++) {  
            int c = bs[i] & 0xFF ;
            if(c < 16){ 
                sb.append("0");  
            }  
            sb.append(Integer.toHexString(c)) ;  
        }  
        return sb.toString() ;  

bs是由一段字符串经过MD5加密后，输出的byte数组。我起初难以理解为什么在接下来的循环中要将bs[i]&oxFF再复制给int类型呢？

bs[i]是8位二进制，0xFF转化成8位二进制就是11111111，那么bs[i]&0xFF不是还是bs[i]本身吗？有意思吗？

 

后来我又写了一个demo

package jvmProject;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        byte[] a = new byte[10];
        a[0]= -127;
        System.out.println(a[0]);
        int c = a[0]&0xff;
        System.out.println(c);
    }
}

我先打印a[0],在打印a[0]&0xff后的值，本来我想结果应该都是-127.

但是结果真的是出人意料啊！

-127

129

到底是为什么呢？&0xff反而不对了。

 

楼主真的是不懂啊，后来往补码那个方向想了想。

记得在学计算机原理的时候，了解到计算机内的存储都是利用二进制的补码进行存储的。

复习一下，原码反码补码这三个概念

对于正数（00000001）原码来说，首位表示符号位，反码 补码都是本身

对于负数（100000001）原码来说，反码是对原码除了符号位之外作取反运算即（111111110），补码是对反码作+1运算即（111111111）

概念就这么简单。

 

当将-127赋值给a[0]时候，a[0]作为一个byte类型，其计算机存储的补码是10000001（8位）。

将a[0] 作为int类型向控制台输出的时候，jvm作了一个补位的处理，因为int类型是32位所以补位后的补码就是1111111111111111111111111 10000001（32位），这个32位二进制补码表示的也是-127.

发现没有，虽然byte->int计算机背后存储的二进制补码由10000001（8位）转化成了1111111111111111111111111 10000001（32位）很显然这两个补码表示的十进制数字依然是相同的。

 

但是我做byte->int的转化 所有时候都只是为了保持 十进制的一致性吗？

不一定吧？好比我们拿到的文件流转成byte数组，难道我们关心的是byte数组的十进制的值是多少吗？我们关心的是其背后二进制存储的补码吧

所以大家应该能猜到为什么byte类型的数字要&0xff再赋值给int类型，其本质原因就是想保持二进制补码的一致性。

当byte要转化为int的时候，高的24位必然会补1，这样，其二进制补码其实已经不一致了，&0xff可以将高的24位置为0，低8位保持原样。这样做的目的就是为了保证二进制数据的一致性。

当然拉，保证了二进制数据性的同时，如果二进制被当作byte和int来解读，其10进制的值必然是不同的，因为符号位位置已经发生了变化。

 

象例2中，int c = a[0]&0xff;  a[0]&0xff=1111111111111111111111111 10000001&11111111=000000000000000000000000 10000001 ，这个值算一下就是129，

所以c的输出的值就是129。有人问为什么上面的式子中a[0]不是8位而是32位，因为当系统检测到byte可能会转化成int或者说byte经过一些运算后会转化成int时，就会将byte的内存空间高位补1扩充到32位，再参与运算。

 

其实是从数字类型扩展到较宽的类型时，补零扩展还是补符号位扩展。
这是因为Java中只有有符号数，当byte扩展到short, int时，即正数都一样，因为为符号位是0，所以无论如何都是补零扩展；但负数补零扩展和按符号位扩展结果完全不同。
补符号数，原数值不变。
补零时，相当于把有符号数看成无符号数，比如-127 = 0x81，看成无符号数就是129， 256 + （- 127） 
对于有符号数，从小扩展大时，需要用&0xff这样方式来确保是按补零扩展。
而从大向小处理，符号位自动无效，所以不用处理。

 

让我理解更深了，也就是说在byte向int扩展的时候，自动转型是按符号位扩展的，这样子能保证十进制的数值不会变化，而&0xff是补0扩展的，这样子能保证二进制存储的一致性，但是十进制数值已经发生变化了。也就是说按符号位扩展能保证十进制数值不变，补0扩展能保证二进制存储不会变。而正数可以说是既按符号位扩展，又是补0扩展，所以在二进制存储和十进制数值上都能保证一致。

 

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