如何在python中将负整数值转换为十六进制

Posted 2023-02-23

【中文标题】如何在python中将负整数值转换为十六进制

【英文标题】：how to convert negative integer value to hex in python

【发布时间】：2011-12-10 23:58:03

【问题描述】：

我使用 python 2.6

>>> hex(-199703103)
'-0xbe73a3f'

>>> hex(199703103)
'0xbe73a3f'

正负值一样吗？

当我使用 calc 时，值为FFFFFFFFF418C5C1。

【参考方案1】：

Python 的整数可以任意增长。为了以您想要的方式计算原始two's-complement，您需要指定所需的位宽。您的示例以 64 位二进制补码显示 -199703103，但它也可能是 32 位或 128 位，导致开头的 0xf 数量不同。

hex() 不这样做。我建议以下作为替代方案：

def tohex(val, nbits):
  return hex((val + (1 << nbits)) % (1 << nbits))

print tohex(-199703103, 64)
print tohex(199703103, 64)

打印出来：

0xfffffffff418c5c1L
0xbe73a3fL

【讨论】：

能否解释一下添加(1<<64) 时发生的情况？为什么需要这样做？

@jathanism，(1<<64) 的值比 64 位整数大一。将其添加到负数将使其变为正数，只要负数适合 64 位。如果原始数字是正数，% 将撤消添加的效果。

我相信这个实现有一个bug：tohex(-129,8)返回0x7f，这是不可能的，因为8位有符号整数只能存储来自(-1)*(2 ^7)= -128 到 2^7 - 1 = 127。因此该函数应在返回之前检查 val 是否在此范围内，如果不在此范围内，则引发异常（或其他情况）。我认为这可以使代码更健壮:)

【参考方案2】：

因为 Python 整数是任意大的，所以您必须屏蔽这些值以将转换限制为您想要的 2s 补码表示的位数。

>>> hex(-199703103 & (2**32-1)) # 32-bit
'0xf418c5c1L'
>>> hex(-199703103 & (2**64-1)) # 64-bit
'0xfffffffff418c5c1L'

Python 将 hex(-199703103) 的简单情况显示为负十六进制值 (-0xbe73a3f)，因为 2s 补码表示在其前面将有无限数量的 Fs 用于任意精度数。掩码值 (2**32-1 == 0xFFFFFFFF) 限制了这一点：

FFF...FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF418c5c1
&                             FFFFFFFF
--------------------------------------
                              F418c5c1

【讨论】：

虽然简洁，但与位操作相比，升权不是成本高吗？

@swdev, py -m timeit "2**32-1" -> 每个循环 0.0235 微秒，py -m timeit "2<<32-1" -> 每个循环 0.0235 微秒。不要假设。如果您关心，请务必测量 :) Python 字节编译器很可能会生成相同的加载常量。

哎呀，让(1<<32)-1...但你明白了...也更容易犯错误。我检查了dis 模块，Python 只生成了一个常量。

如果您担心时间问题，您也可以使用常量0xFFFFFFFF 来代替2**32-1 32 位和0xFFFFFFFFFFFFFFFF 64 位。或mask_32bit=(2**32-1) 这样您就不必每次都进行计算，只需一次。

@busfault 每个评论上面的速度没有什么不同。 Python 在生成字节码时计算一次常量。无需“优化”。

【参考方案3】：

添加到Marks answer，如果您想要不同的输出格式，请使用

':X'.format(-199703103 & (2**32-1))

【参考方案4】：

对于那些想要正数前导零的人，试试这个：

val = 42
nbits = 16
':04X'.format(val & ((1 << nbits)-1))

感谢@tm1 的启发！

【讨论】：

':0X'.format(val & ((1 << nbits)-1), int((nbits+3)/4)) 将正确设置宽度。