對移位感到困惑（以字節為單位計數位）

Question

我正在嘗試計算一個字節中設置的位數，但似乎遇到了一些無法找到答案的問題。

我的代碼目前看起來像

   public static int numBits(byte input){
       int count = 0;
       while (input != 0){
           if ((input & 1)==1){
               count++;
           }
           input >>= 1;
       }
       return count;
   }

在我嘗試x = -1之前，它似乎工作正常。

由於插入了值1位，最終導致了無限循環。 所以我偶然發現

Java：負數右移

以我的解釋，這意味着我應該使用input >>>= 1; 但這仍然導致無限循環。

所以我試圖通過嘗試找出正在發生的事情

byte x = -1;
System.out.println(x >>> 1);
System.out.println(x >> 1);

導致

2147483647
-1

讓我更加困惑。 數字2147483647是哪里來的，我可能在哪里犯邏輯錯誤？

Answer 1

>>>運算符意味着向右移動，但不進行符號擴展 。

您的試用期已經接近了，但是您實際上並未修改x ，因此您可以執行以下操作：

int x = -1;
x = x >>> 1;
System.out.println(x);
x = x >> 1; // highest bit = 0 now
System.out.println(x);

哪個會產生

2147483647
1073741823

請注意，我在這里使用int而不是byte ，因為位移的結果將輸入強制為至少整數大小。

有趣的是，當您運行時：

byte input = -1;
input = (byte) (input >>> 1);

結果仍然是-1 。 這是因為上述操作符發生類型強制。 為了防止這種情況影響您，您可以屏蔽input的位以確保僅使用前8個：

byte input = -1;
input = (byte) ((input & 0xFF) >>> 1);

如果要運行，將它們放在一起：

byte input = -1;
input = (byte) ((input & 0xFF) >>> 1);
System.out.println(input);
input = (byte) ((input & 0xFF) >> 1);
System.out.println(input);

您會得到預期的結果：

127
63

Answer 2

這都是由有符號整數作為二進制值存儲的方式引起的。 數字的最高位確定符號的方式（某種程度上為零，使事情變得怪異），並且通過算術移位來保留符號。 您的打印語句給出了奇怪的結果，因為結果被提升為int值而不是字節。

如果您想對此進行真正簡單的修復，則可以使用int來存儲您的值，但請確保屏蔽掉最低位字節以外的所有內容：

public static int numBits(byte inByte){
   int count = 0;
   int input = inByte & 0xFF;
   while (input != 0){
       if ((input & 1)==1){
           count++;
       }
       input >>= 1;
   }
   return count;
}

就像我在上面的評論中所說的那樣，您應該真正閱讀二進制數字的二進制補碼表示法。 如果您了解負數的表示方式以及算術/邏輯移位之間的差異，那么所有這些都將是非常合理的。

Answer 3

您可能會發現JVM實際上是如何做到的。 注意：只有8位，因此您實際上不需要循環。

public static int bitCount(int i) {
    // HD, Figure 5-2
    i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
    i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
    i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
    i = i + (i >>> 8);
    i = i + (i >>> 16);
    return i & 0x3f;
}

注意：在x86 / x64上，JVM將其替換為內部函數。 即它使用單個機器代碼指令。 如果您復制此方法並進行比較，它將調用原始方法，它的速度要慢3倍，因為JVM僅替換了硬編碼的方法列表，因此它將替換Integer.bitCOunt，而不是副本。

簡而言之，請使用內置方法而不是重新發明它。