Python中的位运算操作

Question

我正在寻求在Python中执行位运算的建议。

我遇到的主要问题是Python的位运算符具有无限精度，这意味着-1实际上是“111.......111”。这不是我想要的。我想模拟真正的硬件，它将具有一些固定的精度，比如32位。

以下是一些需要注意的事项：

1）-n应返回一个32位的二进制补码数（这可以通过获取无限精度的-n的低32位轻松实现）

2）n >> 3应该是32位数字的算术右移，这意味着如果位31为'1'，则在向右移3位后，位31:28应为'1'。

- Himadri Choudhury

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你可以使用numpy，它内置了int32类型。http://docs.scipy.org/doc/numpy-1.5.x/reference/arrays.scalars.html - GWW

GWW：我正准备把这个作为答案发布。也许你想自己把它作为答案呈现？ - Sven Marnach

@Sven Marnach：当然可以发布，谢谢。我不确定他是否想使用外部库。 - GWW

谢谢您的建议。理想情况下，我希望能够使用任意大小的整数，而不仅仅是限于32位、64位等。如果32位精度不是必需的话，硬件很可能会有小于32位的整数。 - Himadri Choudhury

@DasBoot：当你说你想要一个二进制补码数字时，这意味着你想要使用负整数，对吗？ - GWW

是的，我也想使用负整数。你的numpy想法似乎对于标准大小（8、16、32等）可以很好地工作，但我还想指定一些精度，比如20。 - Himadri Choudhury

Answer 1

你可以使用numpy，它内置了int32类型和更多功能。

- GWW

Answer 2

在进行任何操作之前，您可以始终添加& ((1<<32) - 1)掩码来限制数字为32位，例如：

class Int32(int):
    def __neg__(self):
        return Int32(int.__neg__(self) & ((1 << 32) - 1))
    def __rshift__(self, other):
        if self & (-1 << 31):
             retval = int.__rshift__(int.__sub__(self, 1<<32), other)
             return Int32(retval & ((1 << 32) - 1))
        else:
             return Int32(int.__rshift__(self, other))
    ...

>>> -Int32(5)
4294967291
>>> (-Int32(5)) >> 1
4294967293

- kennytm

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这对于 >> 操作符来说不太适用，对吧？在某些情况下它会移位 0 而不是 1。 - Himadri Choudhury

好的。很好。我可以为这个类创建模板吗？像 Int<N> 这样的东西？ - Himadri Choudhury

在Python中，你不能真正地模板化类，但是你可以编写类，使其在实例化时采用所需的字长并相应地运行。 - kindall