有效地將python整數切割為32位整數

Question

我目前正在為 python 的位操作而苦苦掙扎，因為在 python3 中，32 位整數 (int) 和 64 位整數 (long) 之間不再有區別。

我想要的是一個有效的函數，它接受任何整數並削減最高有效的 32 位，然后將這 32 位轉換回具有正確符號的整數。

示例 1：

>>> bin_string = bin(3293670138 & 0b11111111111111111111111111111111)
>>> print(bin_string)
0b11000100010100010110101011111010
>>> print(int(bin_string,2))
3293670138

但結果應該是 -1001297158，因為將 '11000100010100010110101011111010' 轉換為 32 位整數是一個負數。

我已經有了自己的解決方案：

def int32(val):
    if val >= -2**31 and val <= 2**31-1:
        return val
    bin_string = bin(val & 0b11111111111111111111111111111111)
    int_val = int(bin_string,2)
    if int_val > 2147483647:
        return -(~(int_val-1)%2**32)
    return int_val

但是，我想知道是否有人有更優雅、更高效的想法。

先感謝您！

Answer 1

明顯更簡單的解決方案：讓ctypes為您完成工作。

from ctypes import c_int32

def int32(val):
    return c_int32(val).value

這只是從提供的 Python int構造一個c_int32類型，它根據您的需要進行截斷，然后將該值提取回正常的 Python int類型。 對於實際需要修剪的值，所花費的時間少於現有函數的時間。 在我的機器上，它可靠地大約需要 155-175 ns，其中您的函數變化更大，正值需要大約 310-320 ns，負值需要 405-415 ns。

但是對於不需要修剪的值，它會更慢； 你的代碼相對便宜地排除了它們（我通過將測試更改為if -2 ** 31 <= val < 2 ** 31: ），花費了大約 75 ns，但是這段代碼無論如何都會進行轉換，取同樣大致固定的時間。 如果數字通常適合，並且性能至關重要，您可以縮短原始代碼（我稍作修改）的方式：

def int32(val):
    if -2 ** 31 <= val < 2 ** 31:
        return val
    return c_int32(val).value

這使得“必須截斷”的情況稍微慢一些（不到 200 ns），以換取使“不需要截斷”的情況更快（低於 80 ns）。

重要的是，無論哪種方式，它都相當簡單。 它不涉及維護復雜的代碼，而且在很大程度上是自文檔化的； 你告訴它生成一個有符號的 32 位 int，它就這樣做了。

Answer 2

使用非常棒的位串庫。

from bitstring import BitArray

x = BitArray(bin='11000100010100010110101011111010')
print(x.int)