为什么逐位移位会在Python和Java中返回不同的结果？

Question

我正在尝试将一些功能从Java应用程序移植到Python.

在Java中

System.out.println(155 << 24);

返回:-1694498816

在Python中:

print(155 << 24)

返回2600468480

许多其他按位操作在两种语言中都以相同的方式工作.为什么这两个操作会有不同的结果？

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编辑:我正在尝试在python中创建一个函数来复制左移位运算符在Java中的工作方式.有点像:

def lshift(val, n):
    return (int(val) << n) - 0x100000000

然而,这似乎不正确(我认为)它会使所有数字都变为负数？

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编辑2:几个小时后,我已经决定使用Python来完成这项工作并不是最好的想法,并且会将Java应用程序的一部分用作现有Python应用程序的微服务.

Answer 1

Java具有32位固定宽度的整数,因此155 << 24将符号位(位31)的最高设置位155(位7,计数位从零,因为155大于2 ⁷但小于2 ⁸)移位到符号位(位31)以负数结束.

Python具有任意精度的整数,因此155 << 24在数值上等于正数155×2 ²⁴

Answer 2

这里有 3 种不同的方法将 Python 整数转换为其等效的 Java 符号int。请注意，如果参数大于 32 位，这些函数将无法正常工作，因此您可能希望在调用它们之前对参数使用位掩码。

第一种方法是使用struct模块将数字解释为 32 位无符号整数，将其打包成字节（使用本地字节序约定），然后将这些字节解包，将它们解释为 32 位有符号整数。另外两种方法使用没有函数调用的简单算术，所以它们更快，但我想它们有点难以阅读。

这段代码是在运行 Python 2.6.6 的 32 位机器上编写的，但它应该可以在任何架构和版本的 Python 上正确运行（除非它非常古老:)）。

from __future__ import print_function
from struct import pack, unpack

def ulong_to_long_pack(u):
    ''' using pack & unpack '''
    ubytes = pack('L', u)
    return unpack('l', ubytes)[0]

def ulong_to_long_sub(u):
    ''' using subtraction '''
    return u - (1<<32) if u >= (1<<31) else u

def ulong_to_long2_xor(u):
    ''' using exclusive OR '''
    return u ^ ~((1<<32)-1) if u & (1<<31) else u

funcs = (ulong_to_long_pack, ulong_to_long_sub, ulong_to_long2_xor)

# test
for ulong_to_long in funcs:
    print(ulong_to_long.__doc__)

    u = 2600468480
    print(u, ulong_to_long(u))

    big = 1<<31
    for u in range(big - 3, big + 3):
        print(u, ulong_to_long(u))

    print()

输出

 using pack & unpack 
2600468480 -1694498816
2147483645 2147483645
2147483646 2147483646
2147483647 2147483647
2147483648 -2147483648
2147483649 -2147483647
2147483650 -2147483646

 using subtraction 
2600468480 -1694498816
2147483645 2147483645
2147483646 2147483646
2147483647 2147483647
2147483648 -2147483648
2147483649 -2147483647
2147483650 -2147483646

 using exclusive OR 
2600468480 -1694498816
2147483645 2147483645
2147483646 2147483646
2147483647 2147483647
2147483648 -2147483648
2147483649 -2147483647
2147483650 -2147483646