java中无符号类型的解决方案

1.无符号和有符号

计算机中用补码表示负数，并且有一定的计算方式；另外，用二进制的最高位表示符号，0表示正数、1表示负数。这种说法本身没错，可是要有一定的解释，不然它就是错的，至少不能解释，为什么字符类型的-1二进制表示是“1111 1111”16进制表示为FF，而不是1000 0001。

在计算机中，可以区分正负的类型，称为有符号类型，无正负的类型，称为无符号类型。

使用二进制中的最高位表示正负

一个字节为8位，按0开始记，那它的最高位就是第7位，2个字节，最高位就是15位，4个字节，最高位是31位，不同长度的类型，最高为业不同，但总是最左边那位。

 

无符号和有符号数的范围的区别

无符号数中，所有的位都用于直接表示该值的大小；有符号数中最高位用于表示正负，所以，正值时，该数的最大值就会变小：

无符号数：1111 1111 值：255=1*2^7+1*2^6+.....=2^n-1

有符号数：0111 1111 值：127

同样一个字节，无符号的最大值是255，有符号的最大值是127，下图是无符号数和有符号数的范围：

一个由符号的数据类型的最大值的计算方法完全和无符号一样，只不过它少了一个最高位，但是在负数范围内，数值的计算方法不能直接使用前面的公式，在计算机种，负数除了最高位为1以外，还采用补码的形式，所以在计算前，需要对补码进行还原。

以10进制的计算经验，1表示正1，-1表示和1相对的负值。那么很容易想到在二进制中，0000 0001表示正1，则高位为1后：1000 0001应该表示-1，不过实际上，计算机中的规定有些相反：

可以发现，1000 0000没有拿来表示-0，而1000 0001也不能拿来直观地表示-1，事实上，-1用1111 1111来表示。从一个角度来理解，-1大还是-128大，当然是-1大，-1是最大的负整数，所以，无论是字符类型或整数类型，也无论这个整数是几个字节，从计算结果上来看也是对的：1111 1111-1=1111 1110，表示-2，这样一直减下去，当减到只身最高位用于表示符号的1以外，其他低位全为0，就是最小的负值，也就是-128：

 

2.Java 基本数据类型  

 

 
3.Java 符号类型

Java的原始类型里没有无符号类型，如果需要某个宽度的无符号类型，可以用>>>，这个是java的无符号右移操作符，或者使用下一个宽度的带符号类型来模拟，例如，需无符号的short，就用int来模拟：

 

1         int toUnsigned(short s) { 

2             return s & 0x0FFFF; 

3         } 

 

 

十进制的字面常理只有一个特性，就是所有的十进制字面常量都是正数，如果想写一个负的十进制，则需要在正的十进制字面常量前面加上“-”就好了。

 

十六进制或者八进制的字面常量就不一定是正数或者负数，如果最高位是1，那么就是负数：

1         System.out.println(0x80);//128  

2         //0x81看作是int型，最高位(第32位)为0，所以是正数 

3         System.out.println(0x81);//129  

4         System.out.println(0x8001);//32769 

5         System.out.println(0x70000001);//1879048193  

6         //字面量0x80000001为int型，最高位(第32位)为1，所以是负数 

7         System.out.println(0x80000001);//-2147483647 

8         //字面量0x80000001L强制转为long型，最高位（第64位）为0，所以是正数 

9         System.out.println(0x80000001L);//2147483649 

10     //最小int型 

11     System.out.println(0x80000000);//-2147483648 

12     //只要超过32位，就需要在字面常量后加L强转long，否则编译时出错 

13     System.out.println(0x8000000000000000L);//-922337203685477

 

4.有符号扩展和无符号扩展

System.out.println(Long.toHexString(0x100000000L +0xcafebabe));// cafebabe

结果为什么不是0x1cafebabe？该程序执行的加法是一个混合类型的计算：左操作数是long型，而右操作数是int类型。为了执行该计算，Java将int类型的数值用拓宽原生类型转换提升为long类型，然后对两个long类型数值相加。因为int是有符号的整数类型，所以这个转换执行的是符号扩展。

这个加法的右操作数0xcafebabe为32位，将被提升为long类型的数值0xffffffffcafebabeL，之后这个数值加上了左操作0x100000000L。当视为int类型时，经过符号扩展之后的右操作数的高32位是-1，而左操作数的第32位是1，两个数

值相加得到了0：
  0x ffffffffcafebabeL
+0x 0000000100000000L
-----------------------------
 0x 00000000cafebabeL

如果要得到正确的结果0x1cafebabe，则需在第二个操作数组后加上“L”明确看作是正的long型即可，此时相加时拓

展符号位就为0：

Java代码

1         System.out.println(Long.toHexString(0x100000000L + 0xcafebabeL));// 1cafebabe

 

5.窄数字类型提升至宽类型时使用符号位扩展还是零扩展

System.out.println((int)(char)(byte)-1);// 65535 

结果为什么是65535而不是-1？

 

窄的整型转换成较宽的整型时符号扩展规则：如果最初的数值类型是有符号的，那么就执行符号扩展（即如果符号位为1，则扩展为1，如果为零，则扩展为0）；如果它是char，那么不管它将要被提升成什么类型，都执行零扩展。

 

了解上面的规则后，我们再来看看迷题：因为byte是有符号的类型，所以在将byte数值-1（二进制为：11111111）提升到char时，会发生符号位扩展，又符号位为1，所以就补8个1，最后为16个1；然后从char到int的提升时，由于是char型提升到其他类型，所以采用零扩展而不是符号扩展，结果int数值就成了65535。

 

如果将一个char数值c转型为一个宽度更宽的类型时，只是以零来扩展，但如果清晰表达以零扩展的意图，则可以考虑

使用一个位掩码：

Java代码

1         int i = c &0xffff;//实质上等同于：int i = c ; 

说明：

至于0xff，这属于java的字面常量，他已经是int了，ff表示为11111111，java对这种字面常量，不把他前面的1看做符号位，虽然也是有符号扩展，但是，扩展成的是00...ff.

“数字字面常量”的类型都是int型，而不管他们是几进制，所以“2147483648”、“0x180000000（十六进制，共33位，所以超过了整数的取值范围）”字面常量是错误的，编译时会报超过int的取值范围了，所以要确定以long来表示“2147483648L”、“0x180000000L”。

 

 System.out.println(0x80000001);//-2147483647，已经是32位，最高位是符号位

System.out.println(0xcafebabe);//-889275714

System.out.println(0xffff);    //65535int是32位的，最高位已经是0，相当于0X0000ffff

System.out.println(0xff);      //255

 

如果将一个char数值c转型为一个宽度更宽的整型，并且希望有符号扩展，那么就先将char转型为一个short，它与char上个具有同样的宽度，但是它是有符号的：

2         int i = (short)c; 

 

如果将一个byte数值b转型为一个char，并且不希望有符号扩展，那么必须使用一个位掩码来限制它：

3         char c = (char)(b & 0xff);// char c = (char) b;为有符号扩展 

 

((byte)0x90 == 0x90)?

 

答案是不等的，尽管外表看起来是成立的，但是它却等于false。为了比较byte数值(byte)0x90和int数值0x90，Java

通过拓宽原生类型将byte提升为int，然后比较这两个int数值。因为byte是一个有符号类型，所以这个转换执行的是符号扩展，将负的byte数值提升为了在数字上相等的int值（10010000?111111111111111111111111 10010000）。在本例中，该转换将(byte)0x90提升为int数值-112，它不等于int数值的0x90，即+144。

解决办法：使用一个屏蔽码来消除符号扩展的影响，从而将byte转型为int。

Java代码

1         ((byte)0x90 & 0xff)==0x90 

 

6.Java中byte转换int时与0xff进行与运算的原因

java中byte转换int时为何与0xff进行与运算

在剖析该问题前请看如下代码
 public static String bytes2HexString(byte[] b) {
  String ret = "";
  for (int i = 0; i < b.length; i++) {
   String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
   if (hex.length() == 1) {
    hex = '0' + hex;
   }
   ret += hex.toUpperCase();
  }
  return ret;
 }
上面是将byte[]转化十六进制的字符串,注意这里b[i] & 0xFF将一个byte和 0xFF进行了与运算,然后使用Integer.toHexString取得了十六进制字符串,可以看出
b[i] & 0xFF运算后得出的仍然是个int,那么为何要和 0xFF进行与运算呢?直接 Integer.toHexString(b[i]);,将byte强转为int不行吗?答案是不行的.

其原因在于:
1.byte的大小为8bits而int的大小为32bits
2.java的二进制采用的是补码形式

在这里先温习下计算机基础理论

byte是一个字节保存的，有8个位，即8个0、1。
8位的第一个位是符号位，
也就是说0000 0001代表的是数字1
1000 0000代表的就是-1
所以正数最大位0111 1111，也就是数字127
负数最大为1111 1111，也就是数字-128

上面说的是二进制原码，但是在java中采用的是补码的形式，下面介绍下什么是补码

Integer.toHexString的参数是int，如果不进行&0xff，那么当一个byte会转换成int时，由于int是32位，而byte只有8位这时会进行补位，例如补码11111111的十进制数为-1转换为int时变为11111111111111111111111111111111好多1啊，呵呵！即0xffffffff但是这个数是不对的，这种补位就会造成误差。和0xff相与后，高24比特就会被清0了，结果就对了。

 

补码是有符号数，所以从8位变为int需要有符号扩展，变为11111111111111111111111111111111（最终的值为-1）。

至于0xff，这属于java的字面常量，他已经是int了，ff表示为11111111，java对这种字面常量，不把他前面的1看做符号位，虽然也是有符号扩展，但是，扩展成的是00...ff.

一般在有些编译器重，写ff，会把第一位1认为是符号位，所以可以这么写：0x0ff

 

7.DataInputStream

 

DataInputStream in = new DataInputStream(

                                new BufferedInputStream(fileInputStream));

在Java中，不存在Unsigned无符号数据类型，但可以轻而易举的完成Unsigned转换。

方案一：如果在Java中进行流(Stream)数据处理，可以用DataInputStream类对Stream中的数据以Unsigned读取。

Java在这方面提供了支持，可以用java.io.DataInputStream类对象来完成对流内数据的Unsigned读取，该类提供了如下方法：
（1）int   readUnsignedByte()    //从流中读取一个0~255(0xFF)的单字节数据，并以int数据类型的数据返回。返回的数据相当于C/C++语言中所谓的“BYTE”。
（2）int readUnsignedShort()   //从流中读取一个0~65535(0xFFFF)的双字节数据，并以int数据类型的数据返回。返回的数据相当于C/C++语言中所谓的“WORD”， 并且是以“低地址低字节”的方式返回的，所以程序员不需要额外的转换。

方案二：利用Java位运算符，完成Unsigned转换。

正常情况下，Java提供的数据类型是有符号signed类型的，可以通过位运算的方式得到它们相对应的无符号值，参见几个方法中的代码：

/**
 * Created by Lovell on 7/7/16.
 */
public class UnsignedUtil {
    /**
     * java byte (1 byte == 8 bit) (-2^7~2^7-1 : -128~127) to unsigned short(0~2^8-1 : 0~255)
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public static int getUnsignedByte (byte data){
        return data&0x0FF;
    }

    /**
     * java short (1 short == 2 byte == 16 bit) (-2^15~2^15-1 : -32768~32767) to unsigned short(0~2^16-1 : 0~65535)
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public static int getUnsignedShort (short data){
        return data&0x0FFFF;
    }

    /**
     * java int (1 int == 4 byte == 32 bit)(-2^31~2^31-1 : -2147483648~2147483647) to unsigned short(0~2^32-1 : 0~4294967295)
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public long getUnsignedInt (int data){
        return data&0x0FFFFFFFF;
    }

}

  java 类型
8bit unsigned integer －－－> short
8bit signed integer －－－> byte
16bit unsigned integer －－－> int
16bit signed integer －－－> short
32bit unsigned integer －－－> long
32bit signed integer －－－> int

 java,c,c++ 语言之间基本数据类型的比较 收藏

当要进行底层移植的时候肯定会遇到这些问题。特整理了下。

java语言基本数据类型

在JAVA中一共有八种基本数据类型，他们分别是

byte、short、int、long、float、double、char、boolean

整型

其中byte、short、int、long都是表示整数的，只不过他们的取值范围不一样

byte的取值范围为-128~127，占用1个字节（-2的7次方到2的7次方-1）

short的取值范围为-32768~32767，占用2个字节（-2的15次方到2的15次方-1）

int的取值范围为（-2147483648~2147483647），占用4个字节（-2的31次方到2的31次方-1）

long的取值范围为（-9223372036854774808~9223372036854774807），占用8个字节（-2的63次方到2的63次方-1）

可以看到byte和short的取值范围比较小，而long的取值范围太大，占用的空间多，基本上int可以满足我们的日常的计算了，而且int也是使用的最多的整型类型了。

在通常情况下，如果JAVA中出现了一个整数数字比如35，那么这个数字就是int型的，如果我们希望它是byte型的，可以在数据后加上大写的 B：35B，表示它是byte型的，同样的35S表示short型，35L表示long型的，表示int我们可以什么都不用加，但是如果要表示long型 的，就一定要在数据后面加“L”。

浮点型

float和double是表示浮点型的数据类型，他们之间的区别在于他们的精确度不同

float 3.402823e+38 ~ 1.401298e-45（e+38表示是乘以10的38次方，同样，e-45表示乘以10的负45次方）占用4个字节

double 1.797693e+308~ 4.9000000e-324 占用8个字节

double型比float型存储范围更大，精度更高，所以通常的浮点型的数据在不声明的情况下都是double型的，如果要表示一个数据是float型的，可以在数据后面加上“F”。

浮点型的数据是不能完全精确的，所以有的时候在计算的时候可能会在小数点最后几位出现浮动，这是正常的。

boolean型（布尔型）

这个类型只有两个值，true和false（真和非真）

boolean t = true；

boolean f = false；

char型（文本型）

用于存放字符的数据类型，占用2个字节，采用unicode编码，它的前128字节编码与ASCII兼容

字符的存储范围在\u0000~\uFFFF，在定义字符型的数据时候要注意加' '，比如 '1'表示字符'1'而不是数值1，

char c = ' 1 ';

我们试着输出c看看，System.out.println(c);结果就是1，而如果我们这样输出呢System.out.println(c+0);

结果却变成了49。

如果我们这样定义c看看

char c = ' \u0031 ';输出的结果仍然是1，这是因为字符'1'对应着unicode编码就是\u0031

char c1 = 'h',c2 = 'e',c3='l',c4='l',c5 = 'o';

System.out.print(c1);System.out.print(c2);System.out.print(c3);System.out.print(c4);Sytem.out.print(c5);

String

在前面我们看到过这样的定义：

String s = "hello";

System.out.println(s);跟上面的5条语句组合起来的效果是一样的，那么String是个什么呢？String是字符串，它不是基本数据类型，它是一个类。

 c语言数据类型

1.整型数据类型
C定义了5种整型数据类型。
整型数据类型表

序号	类型名称	说明	字节数	取值范围
1	signed char	有符号的单字节整数类型	1	-128~+127
2	short int	短整型	2	-32768~+32767
3	int	整型	4	-2147438648~+2147438647
4	long int	长整型	4	-2147438648~+2147438647
5	long long int	长长整型	8	-9223372036854775808~+-9223372036854775807

2.无符号整数类型
对应有符号类型，还有无符号整数类型。
无符号整数类型表

序号	类型名称	字节数	取值范围
1	unsigned char	1	0~255
2	unsign short int	2	0~65535
3	unsigned int	4	0~4294967295
4	unsigned long int	4	0~4294967295
5	unsign long long int	8	0~18446744073709551615

3.整型常量 
整型常量是指用以表示整型数值的常量，分为短整型（short int）、整型（int）、长整型（long int ）和长长整型（long long int）四种。C默认整型（int）。 各种类型整型常量进制表示表（后缀不区分大小写）

序号	数据类型	八进制	十进制	十六进制
1	整型	0112	74	0x4a
2	长整型（l）	0112l	74l	0x4al
3	长长整型（ll）	0112ll	74ll	0x4all
4	无符号整型（u）	0112u	74u	0x4au
5	无符号长整型（ul）	0112ul	74ul	0x4aul
6	无符号长长整型（ull）	0112ull	74ull	0x4aull

4.字符数据类型 
C语言中字符型数据只有一种，即char型数据。一般也把char直接称为字符型。字符型占用内存空间最少，一般占用一个字节，存储在char类型变量的整数可以表示为有符号或无符号的值，这取决于编译器。

5.字符变量
字符变量是用于存储字符型数值的变量。字符型变量也分为两种：有符号和无符号型。

6.浮点型数据类型
C语言定义了三种浮点数据类型：
•float，单精度
•double，双精度
•long double，长双精度
C标准中对不同类型的浮点数有不同的规定，编译器不同或硬件条件不同，字节长度也不相同。

浮点型的字节长度、精度、数量级范围和输出输入格式表

序号	数据类型	字节长度	精度	数量级范围	printf和scanf格式
1	float(f)	4	7	-38~38	%f
2	double	8	约16	-308~308	%f
3	long double(1)	12	约19	-4932~4932	%llf

7.浮点型精度
浮点型精度从低到高排列为float、double和long long double。

8.浮点型的存储方式
浮点型数值以科学计数法的表示形式存储在内存中。浮点型的内存形式包含三个部分：
1）符号位
符号位浮点型的符号位只有一位，为最高位。该位为1，表示负数，该位为0，为非负数。
2）指数位
浮点型的指数位以补码形式存储，是科学计数法的指数部分。
3）基数位
基数位是浮点型的最后一位，这个位决定数值的精度。
浮点型储存分段表

序号	数据类型	符号位	指数位	基数位	偏差值
1	float	1	8	23	127
2	double	1	11	52	1023
3	long double	1	15	64	16383

 c++语言基本数据类型

 

C++基本数据类型有字符型（char）、整数类型（int）、浮点型（float）、双精度型（double）和无值类型（void），下表给出各种基本类型和内存中的位数和表示数值的范围（对于字符型存储的是ASCII码）：

基本数据类型

类型	类型名	位数	范围
字符型	char	8	-128 ------ 127
整型	int	16	-32768 ------ 32767
浮点型	float	32	3.4E-38 ------ 3.4E+38
双精度型	double	64	1.7E-308 ------ 1.7E+308
无值类型	void	0	0

    类型名前可以加修饰符（void类型除外），修饰符有　signed(带符号的)、 unsigned(无符号的)、 short(短的)和 long(长的)。signed　和　unsigned　用于字符型或整型，short　和 long　可用于整型，还可用于双精度型，如下表所示：

基本数据类型和修饰符

类型	类型名	位数	范围
字符型	char	8	-128 ------ 127
signed　char	8	-128 ------ 127
unsigned char	8	0 ------ 255
整型	int	16	-32768 ------ 32767
signed int	16	-32768 ------ 32767
unsigned int	16	0 ------ 65535
short int	16	-32768 ------ 32767
signed short int	16	-32768 ------ 32767
unsigned short int	16	0 ------ 65535
long　int	32	-2,147,483,648 ---- 2,147,483,647
signed　long　int	32	-2,147,483,648 ---- 2,147,483,647
unsigned　long　int	32	0 ----------------4,294,967,295
浮点型	float	32	3.4E-38 ------ 3.4E+38
双精度型	double	64	1.7E-308 ------ 1.7E+308
long double	80	3.4E-4932 ------ 1.1E+4932

    当用　signed 、unsigned 、short　和 long 修饰　int 时，int　可省略。

字符型实际上是一个字节的整型 ，浮点型和双精度型表示实数。

注：不同编译系统，整数的存储长度不同。对于16位的编译系统，int为2字节；而对于32位的编译系统，int为4字节。可以用sizeof运算符测试。如：

cout<

输出结果是字节数。