java中byte轉換int時為何與0xff進行與運算

java中byte轉換int時為何與0xff進行與運算

在剖析該問題前請看如下代碼

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[]轉化十六進制的字元串,注意這裡b[ i ] & 0xFF将一個byte和 0xFF進行了與運算,然後使用Integer.toHexString取得了十六進制字元串,可以看出

b[ i ] & 0xFF運算後得出的仍然是個int,那麼為何要和 0xFF進行與運算呢?直接 Integer.toHexString(b[ i ]);,将byte強轉為int不行嗎?答案是不行的.

其原因在于:

1.byte的大小為8bits而int的大小為32bits

2.java的二進制采用的是補碼形式

在這裡先溫習下計算機基礎理論

byte是一個位元組儲存的，有8個位，即8個0、1。

8位的第一個位是符号位，

也就是說0000 0001代表的是數字1

1000 0000代表的就是-1

是以正數最大位0111 1111，也就是數字127

負數最大為1111 1111，也就是數字-128

上面說的是二進制原碼，但是在java中采用的是補碼的形式，下面介紹下什麼是補碼

1、反碼：

        一個數如果是正，則它的反碼與原碼相同；

        一個數如果是負，則符号位為1，其餘各位是對原碼取反；

2、補碼：利用溢出，我們可以将減法變成加法

       對于十進制數，從9得到5可用減法：

       9－4＝5    因為4+6＝10，我們可以将6作為4的補數

       改寫為加法：

       9+6＝15（去掉高位1，也就是減10）得到5.

       對于十六進制數，從c到5可用減法：

       c－7＝5    因為7+9＝16 将9作為7的補數

       c+9＝15（去掉高位1，也就是減16）得到5.

    在計算機中，如果我們用1個位元組表示一個數，一個位元組有8位，超過8位就進1，在記憶體中情況為（100000000），進位1被丢棄。

    ⑴一個數為正，則它的原碼、反碼、補碼相同

    ⑵一個數為負，剛符号位為1，其餘各位是對原碼取反，然後整個數加1

- 1的原碼為                10000001

- 1的反碼為                11111110

                                                   + 1

- 1的補碼為                11111111

0的原碼為                 00000000

0的反碼為                 11111111（正零和負零的反碼相同）

                                          +1

0的補碼為               100000000（舍掉打頭的1，正零和負零的補碼相同）

Integer.toHexString的參數是int，如果不進行&0xff，那麼當一個byte會轉換成int時，由于int是32位，而byte隻有8位這時會進行補位，

例如補碼11111111的十進制數為-1轉換為int時變為11111111111111111111111111111111好多1啊，呵呵！即0xffffffff但是這個數是不對的，這種補位就會造成誤差。

和0xff相與後，高24比特就會被清0了，結果就對了。

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Java中的一個byte，其範圍是-128~127的，而Integer.toHexString的參數本來是int，如果不進行&0xff，那麼當一個byte會轉換成int時，對于負數，會做位擴充，舉例來說，一個byte的-1（即0xff），會被轉換成int的-1（即0xffffffff），那麼轉化出的結果就不是我們想要的了。

而0xff預設是×××，是以，一個byte跟0xff相與會先将那個byte轉化成×××運算，這樣，結果中的高的24個比特就總會被清0，于是結果總是我們想要的。