是否可以在 Java 中对浮点数执行位操作？答案

【问题标题】：Is it possible to perform bit operations on a float in Java?是否可以在 Java 中对浮点数执行位操作？
【发布时间】：2016-09-26 07:52:27
【问题描述】：

我有一些 C 代码，我正在通过大量位级操作将其转换为 java。

我有以下代码：

float test(float uf) {
    return uf ^ (1 << 31);
}

在原始 C 代码中，uf 是一个无符号值。由于 java 没有无符号值，我将 uf 更改为浮点数。现在，我收到一个错误，说第一个类型是浮点数，第二个是整数。

我知道有它的库，但我只是想使用位操作只是为了看看我可以出于好奇使用位操作对 Java 做什么。

那么，我的第一个问题是，是否可以在不使用库的情况下使用 Java 执行上述操作？其次，有什么理由不应该在 java 中工作（除了有库可以为你做这件事之外）？

【问题讨论】：

您当然可以实现自己的“浮点位移”，但there is no built-in bitshift on non-integral primitives in Java。至于你的第二个问题：非整数类型的位移对人类来说比整数类型更难解释。因此，可以提出这样的论点，即这种操作会降低代码的可理解性。
您已经破坏了您的代码：任意 32 位值（您的典型无符号值）不完全适合只有 24 位尾数的 32 位浮点数。会有截断。所以将 unsigned 转换为 float 是行不通的。您也许可以尝试双打……但我怀疑您的想法已被打破，您应该尝试其他方法。如果您正在在 C 中使用 32 位整数，那么在 Java 中尝试使用 64 位长。
你可以用 int 模拟 uint 就好了。你不能用float模拟uint。
如果你真的想操作float 的位，你可以使用Float.floatToIntBits(float)。但这听起来并不是你想要做的。
@Sam 是的，我正在尝试仅使用位操作。

标签： java floating-point bit-manipulation

【解决方案1】：

没有。我们不能对浮点数进行位移。

该操作只是翻转第 31 位（从第零位开始）。你可以在java中做到这一点。

int test(int uf) {
    return uf ^ (1 << 31);
}

这就是你的功能。您遇到的问题不是设置该位，而是知道如果该数字为负数，则它实际上是一个大于该数字的数字 0xBFFFFFFF。只要您始终将 int 视为 32 位序列，而不是在适当的时候检查它的值，就可以了。

如果你想要 32 位来给你一个合适的数字。使用长。

long test(int uf) {
    return (uf & 0x00000000ffffffffL) ^ (1 << 31);
}

然后您可以在比较中正确使用它，如果您需要它作为 int，只需将其转换为 int。如果我们将 unsigned 转换为其他类型，这比浮点数要好得多。

答案 2：我们当然应该在 java 中使用位操作，因为它们在 java 中非常快。通常在关键任务代码中，最好在关键点转换为它们，直到只使用原语，甚至是本机编译代码。

【讨论】：

题主特意询问floats上的位操作。因此，这个答案完全错过了第一个问题。第二个问题没有回答。
FWIW 你可以很容易地翻转一个浮动的标志.. 并不是说它会帮助一般的 OP
@Turing85 专业提示：这与uf ^ (1 << 31) 完全不同
好吧，但是有一个浮动并不能解决 OPs 问题，只能解决他的奇怪尝试
@JustBlossom 这个问题很好，但这是一个经典的 XY 问题，您选择解决问题的方式不起作用。即使我们解决了您当前的问题（即只是否定浮动），您也会遇到越来越多的麻烦，其中一些非常困难（指数问题），还有一些最终无法解决（NaN）。

【解决方案2】：

Java 中的非整数类型不允许按位运算。请参阅此参考： http://cs-fundamentals.com/java-programming/java-bitwise-operators.php.

就“不在位级别工作”的任何理由而言。答案是不。在 Java 中进行按位运算有很多正当理由。示例包括 JavaCard 应用程序、处理低级网络协议等。

【讨论】：

【解决方案3】：

正如其他答案所说，Java 中的浮点值没有按位运算。但是，您问题的这一部分清楚地表明这是 XY 问题的一个实例：您正在寻找 Y 的解决方案，而您实际上想要解决 X，因为您认为 Y 是最好的解决方案，但现在您被卡住了。

在原始 C 代码中，uf 是一个无符号值。由于 java 没有无符号值，我将 uf 更改为浮点数。现在，我收到一个错误，说第一个类型是浮点数，第二个是整数。

为什么不能使用长整数或普通整数？确实，常见的 Java 算术运算将 int 值视为有符号，但 methods in java.lang.Integer 对两个 int 值进行运算时将它们视为无符号。

那么，你会在 C 中的什么地方这样做：

unsigned int fun(unsigned int a, unsigned int b) {
    unsigned int x;
    scanf("%u", &x);
    return a * x + b/2u;
}

在 Java 中，您可以这样做（注意，当使用 2-补码表示时，加法和乘法对于有符号或无符号整数都是相同的操作）：

int fun(int a, int b) {
    // You need to get the value as a string first, there is no nextUnsignedInt in Scanner
    int x = Integer.parseUnsignedInt(new java.util.Scanner(System.in).next());
    return a*x + Integer.divideUnsigned(b, 2);
}

【讨论】：

即使乘法对于有符号和无符号也是一样的，这就是为什么 multiplyUnsigned 不是一个东西。

【解决方案4】：

虽然您不能直接将位操作应用于浮点数，但可以将浮点数转换为具有相同位表示的整数（澄清：位将相等，数值不会）。

Float#floatToRawIntBits(float) 获取浮点数的位表示
Float#intBitsToFloat(int) 转换回浮点数

【讨论】：