Java - 将 int 转换为字节数组而不考虑符号答案

【问题标题】：Java - converting int to byte array without considering signJava - 将 int 转换为字节数组而不考虑符号
【发布时间】：2012-05-28 19:33:42
【问题描述】：

要将 int 转换为字节数组，我使用以下代码：

int a = 128;
byte[] b = convertIntValueToByteArray(a);
private static byte[] convertIntValueToByteArray(int intValue){
  BigInteger bigInteger = BigInteger.valueOf(intValue);
  byte[] origByteArray = bigInteger.toByteArray();
  byte[] noSignByteArray = new byte[bigInteger.bitLength()/8];

  if(bigInteger.bitLength()%8!=0){
    noSignByteArray = origByteArray;
  }else{
    System.arraycopy(origByteArray,1,noSignByteArray,0,noSignByteArray.length);
  }

  return noSignByteArray;
}

我正在尝试做两件事。

1)我需要知道原始整数的字节数（四舍五入到结束字节）。但是，当我调用 toByteArray() 方法时，我不需要为符号位添加的额外位。这就是我有辅助方法的原因。所以在这个例子中，如果我没有辅助方法，当我将 128 转换为字节数组时，由于符号位，我得到的长度为 2 个八位字节，但我只希望它是一个八位字节。

2) 我需要数字的正数表示。在这个例子中，如果我尝试打印数组 b 中的第一个元素，我得到 -128。但是，我将使用的数字只是正数，所以我真正想要的是 128。我仅限于使用字节数组。有没有办法做到这一点？

更新帖子

感谢您的回复。我还没有找到我正在寻找的确切答案，所以我会尝试提供更多细节。最终，我想在数据输出流上写入不同类型的值。在这篇文章中，我想澄清将整数写入数据输出流时会发生什么。我遇到过两种情况。

DataOutputStream os = new DataOutputStream(this.socket.getOutputStream());

byte[] b = BigInteger.valueOf(128).toByteArray();

os.write(b);

DataOutputStream os = new DataOutputStream(this.socket.getOutputStream());
os.write(128);

在第一种情况下，当从数据输入流中读取字节时，字节数组中的第一个元素似乎是 0 来表示 msb，而数组中的第二个元素包含数字 -128。但是，由于 msb 为 0，我们可以确定它是正数。在第二种情况下，没有 msb 并且从输入流读取的字节数组中存在的唯一元素是 -128。我期待数据输出流的 write() 方法以与 BigInteger 对象上的 toByteArray() 方法相同的方式将 int 转换为字节数组。但是，情况似乎并非如此，因为 msb 不存在。所以我的问题是，在第二种情况下，如果没有 msb，我们应该如何知道 128 应该是正数而不是负数。

【问题讨论】：

Java 的签名 byte 不能代表数字 128。您可以在从数组中读取值时通过一些自定义函数将负数映射为正数。
@MarkoTopolnik：哎呀，脑子放个屁。 :p

标签： java bytearray

【解决方案1】：

你可能已经知道了

在一个八位字节中，模式 10000000 可以解释为 128 或 -128，具体取决于，嗯，外部解释
Java 的 byte 类型仅将八位字节解释为 -128...127 中的值。

如果您正在构建一个应用程序，其中整个世界仅由非负整数组成，那么您可以简单地完成所有工作，假设字节值 -128 表示 128 并且 - 127 表示 129 和 ...，-1 表示 255。这当然是可行的，但需要工作。

处理像这样的“无符号字节”的概念通常是通过将字节扩展为short 或int 来完成的，其中高阶位全部设置为零，然后执行算术运算或显示您的值。您需要确定这种方法是否更符合您的喜好，而不仅仅是将 128 表示为数组中的两个八位字节。

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为下面的代码可能就足够了。

在java中 int 是二进制补码：

-1              = 111...111
ones complement = 000...000; + 1 =
1               = 000...001

所以关于符号位我不明白。不管怎样，你可以做到Math.abs(n)。 byte 的范围从 -128 到 127，但解释是掩码问题，如下所示。

public static void main(String[] args) {
    int n = 128;

    byte[] bytes = intToFlexBytes(n);
    for (byte b: bytes)
        System.out.println("byte " + (((int)b) & 0xFF));
}

public static byte[] intToFlexBytes(int n) {
    // Convert int to byte[4], via a ByteBuffer:
    byte[] bytes = new byte[4];
    ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(4);
    bb.asIntBuffer().put(n);
    bb.position(0);
    bb.get(bytes);

    // Leading bytes with 0:
    int i = 0;
    while (i < 4 && bytes[i] == 0)
        ++i;

    // Shorten bytes array if needed:
    if (i != 0) {
        byte[] shortenedBytes = new byte[4 - i];
        for (int j = i; j < 4; ++j) {
            shortenedBytes[j - i] = bytes[j]; // System.arrayCopy not needed.
        }
        bytes = shortenedBytes;
    }
    return bytes;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

要回答您的第一个问题（使用无符号表示法表示非负整数需要多少字节），请考虑以下我在 Common Lisp 中编写的函数。

(defconstant +bits-per-byte+ 8)

(defun bit-length (n)
  (check-type n (integer 0) "a nonnegative integer")
  (if (zerop n)
      1
      (1+ (floor (log n 2)))))

(defun bytes-for-bits (n)
  (check-type n (integer 1) "a positive integer")
  (values (ceiling n +bits-per-byte+)))

这些突出了问题的数学基础：即，logarithm 告诉您支配给定非负整数需要多少 2 的幂（由位提供），使用floor 调整为阶跃函数，以及作为阶跃函数再次保持该位数所需的字节数，这次使用ceiling 调整。

请注意，数字 0 不能作为对数函数的输入，因此我们明确避免使用它。您可能会注意到bit-length 函数也可以通过对核心表达式的轻微转换来编写：

(defun bit-length-alt (n)
  (check-type n (integer 0) "a nonnegative integer")
  (values (ceiling (log (1+ n) 2))))

不幸的是，由于 one 的对数总是 zero，无论底数如何，这个版本说整数零可以用零位表示，这不是我们想要的答案。

对于您的第二个目标，您可以使用我在上面定义的函数来分配所需的字节数，并逐步设置您需要的位，忽略符号。很难判断您是否无法在字节向量中设置正确的位，或者您的问题是否在于解释位以避免将高位视为符号位（即是，二的补码表示）。请详细说明你需要什么样的推动才能让你再次行动。

【讨论】：