在 Java 中签名扩展任意长度的位模式的最有效方法是什么？答案

【问题标题】：What is the most efficient way in Java to sign extend an arbitrary length pattern of bits?在 Java 中签名扩展任意长度的位模式的最有效方法是什么？
【发布时间】：2019-02-13 16:43:23
【问题描述】：

假设，例如，我将三个 10 位有符号整数打包成一个 Java 整数。

我可以轻松提取这 10 位：

int unpacked = packed & 0x3FF;
packed >>= 10;
etc ...

但现在我需要对最高位（右起第 9 位）进行符号扩展。有没有一种快速的方法来测试最高位和设置？

也许有一种更好的拆包方法可以让标志留在原处。

【问题讨论】：

高 32-10 位有两个可能的值 - 全为 1 或全为 0。所以你可以在一个（有条件的）步骤中做到这一点。
是的 - 我会纠正我的问题，但我可以在没有 if 语句的情况下这样做吗？
也许我遗漏了一些东西，但 0x2ff 的结果应该是什么？（0b10 1111 1111）？根据接受的答案是十进制的 -255 还是 -1052672？
我正在查询，但我认为如果你得到正确的数字，向上然后向下移动将起作用。
@rghome 将 0x2ff 向上移动然后向下移动会给你 -257 (0b1111 1111 1111 1111 1111 1110 1111 1111)

标签： java bit-manipulation sign-extension

【解决方案1】：

移动两次的替代方法是翻转符号然后减去它：

int unpacked = packed & 0x3FF;
int extended = (unpacked ^ 0x200) - 0x200;

如果符号没有设置，翻转它会设置它并减去它会再次重置它。

如果设置了符号，翻转它会重置它，减去它会再次设置它，但也会一直借到顶部，一路设置所有位。

这有一些好处，

代码不依赖于目标整数类型的大小，如果unpacked 和extended 是long，那么同样的事情会起作用。
XOR 和减法可能会便宜一些，例如在 Skylake 上，您每个周期可以执行 4 次这些基本操作，但只有 2 班。延迟是一样的，只有当代码中可用的 ILP 很高时才有意义。
移位并不能真正以代数方式组合，但 XOR 和减法可以。例如，如果下一个操作是向extended 添加一些常量，则可以将加法和“减号”步骤合并为一个操作。

【讨论】：

【解决方案2】：

int signed = (packed << (32 - 10)) >> (32 - 10);

>>> 是无符号右移，>> 是有符号右移。

（我仍然有“错误”，感谢@rghome）

【讨论】：

是的，>> 是一个算术移位，所以它会对值进行符号扩展
我的意思是，金额。向上移动 22 和向下移动 10 是 12 的净移动，这是不想要的。
@rghome 我忽略了那个非常明显的错误，比如* (32 - 10) / 10。感谢您的澄清。