读取包含无符号数的二进制流答案

【问题标题】：Read binary stream containing unsigned numbers读取包含无符号数的二进制流
【发布时间】：2020-11-18 03:45:40
【问题描述】：

我想读取包含 32 位无符号整数和 8 位无符号整数的二进制文件。我已经知道DataInputStream，但是它的方法readInt 返回有符号整数并且没有读取无符号整数的方法（16 位和8 位整数有这样的方法）。

读取单独的字节并按位连接它们是“官方”的方式吗？将字节读入ByteArray 并使用位移位和按位ors 从其中组合整数会显着降低性能吗？

【问题讨论】：

你想要哪种结果数据类型？
例如，您可以使用long value = Integer.toUnsignedLong(dataInputStream.readInt());。或者您只需使用int value = dataInputStream.readInt(); 并将值解释为无符号，只要它对算术产生影响。例如。对于+、- 和*，没有区别，对于/ 和%，使用Integer.divideUnsigned(…) 和remainderUnsigned(…)，同样，compareUnsigned(…) 和toUnsignedString(…)。这可以解决很多没有long 算术的用例。
要读取 8 位无符号整数，请使用 readUnsignedByte。
@VGR OP 确实已经承认了 8 位和 16 位方法的存在……
@JoopEggen 方法readUnsignedByte() 实际上实现为return 0xFF & readByte();。同样，toUnsignedLong 方法实现为 return x & 0xFFFF_FFFFL;（但请注意，它的八个 Fs 不是四个），尽管某些 JVM 可能会在合适时将其替换为内部操作。大多数时候，当我需要这些东西时，我也会使用ByteBuffer，而不是旧的DataInputStream。除了支持其他字节序之外，它还允许切片、批量传输以及与字符集解码器的互操作性……

【解决方案1】：

你可以使用

long value = Integer.toUnsignedLong(dataInputStream.readInt());

这相当于 Java 8 之前的代码

long value = dataInputStream.readInt() & 0xFFFFFFFFL;

关键是有符号或无符号只是位模式的不同解释，但要读取四个字节的数量，readInt() 总是足够的。上面的操作转换为有符号的long，一种能够覆盖所有无符号整数值的数据类型。

但由于int 已经保存了所有信息，因此无需立即将其转换为long。用于表示有符号数的Two’s Complement 甚至允许执行基本操作，即+、- 和*，而不区分有符号数和无符号数。对于其他操作，Java 8 引入了通过将 int 值解释为无符号来执行它们的方法：

我遇到的一个实际例子是解析类文件。这些文件的大小在某些地方已编码为 unsigned int，但对于大多数标准 Java API，类文件以字节数组或 ByteBuffer 实例的形式提供，其中不能包含超过 2³¹ 字节。因此，处理更大的数字对于无论如何都不正确的事情是不必要的复杂化，因为包含如此大尺寸规范的类文件必须被截断。

所以处理这个的代码看起来基本上是这样的：

int size = input.readInt();
if(Integer.compareUnsigned(size, Integer.MAX_VALUE)>0) throw new IllegalArgumentException(
    "truncated class file (attribute size "+Integer.toUnsignedString(size)+')');
// just use the int value

或没有 Java 8 功能
（更简单，只要读者看懂Two’s Complement）：

int size = input.readInt();
if(size < 0) throw new IllegalArgumentException(
    "truncated class file (attribute size "+(size&0xFFFFFFFFL)+')');
// just use the int value

^{（另见this answer）}

【讨论】：