Python中的十六进制数的二进制补码

Question

以下是a和b（十六进制），表示的是二进制补码有符号数字。例如：

a = 0x17c7cc6e
b = 0xc158a854

现在我想知道十进制下a和b的有符号表示方式。抱歉，我是一个低级程序员并且是python新手；为此感到很愚蠢。我不在乎额外的库，但答案应该简单明了。背景：a和b是从UDP数据包中提取的数据。我无法控制格式。因此，请不要给我一个假设我可以提前更改这些变量格式的答案。

我用以下内容将a和b转换为：

aBinary = bin(int(a, 16))[2:].zfill(32) => 00010111110001111100110001101110 => 398969966
bBinary = bin(int(b, 16))[2:].zfill(32) => 11000001010110001010100001010100 => -1051154348

我尝试做类似于这样的事情（不起作用）：

if aBinary[1:2] == 1:
aBinary = ~aBinary + int(1, 2)

在Python中，如何正确地完成这项任务？

- Nimjox

Answer 1

为什么不使用 ctypes？

>>> import ctypes
>>> a = 0x17c7cc6e
>>> ctypes.c_int32(a).value
398969966
>>> b = 0xc158a854
>>> ctypes.c_int32(b).value
-1051154348

- Roman

Answer 2

在Python中实现此操作的好方法是使用位运算。例如，对于32位值：

def s32(value):
    return -(value & 0x80000000) | (value & 0x7fffffff)

将此应用于您的价值观：

>>> s32(a)
398969966
>>> s32(b)
-1051154348

这个函数的作用是扩展符号位，这样就可以正确地解释带有正确符号和数值的值。

Python的处理方式有点棘手，因为它使用任意精度整数，所以负数会被视为具有无限前导1位的数。例如：

>>> bin(-42 & 0xff)
'0b11010110'
>>> bin(-42 & 0xffff)
'0b1111111111010110'
>>> bin(-42 & 0xffffffff)
'0b11111111111111111111111111010110'

- dcoles

Answer 3

>>> import numpy
>>> numpy.int32(0xc158a854)
-1051154348

- Ignacio Vazquez-Abrams

---

我收到了“OverflowError：Python int太大，无法转换为C long”的错误。 - betontalpfa

Answer 4

您至少需要知道数据的宽度。例如，0xc158a854 有8位十六进制数字，因此它必须至少为32位宽；它似乎是一个无符号32位值。我们可以使用一些位运算来处理它：

In [232]: b = 0xc158a854

In [233]: if b >= 1<<31: b -= 1<<32

In [234]: b
Out[234]: -1051154348L

L 这里标志着 Python 2 已经切换为将值视为 long 类型进行处理。通常情况下这并不重要，但在这种情况下表明我已经在该安装中使用超出常见 int 范围的值。用于从二进制结构（如 UDP 数据包）中提取数据的工具是 struct.unpack；如果你一开始就告诉它你的值是有符号的，那么它会生成正确的值：

In [240]: s = '\xc1\x58\xa8\x54'

In [241]: import struct

In [242]: struct.unpack('>i', s)
Out[242]: (-1051154348,)

假设使用的是二进制补码表示法；而一的补码（例如UDP中使用的校验和）、符号加数或IEEE 754浮点数则是一些不太常见的数字编码方式。

- Yann Vernier

---

谢谢！第一种方法非常好，是一个没有库的单行代码，+1。 - Nimjox

Answer 5

另一个现代化的解决方案：

>>> h = 0xc158a854
>>> int.from_bytes(bytes.fromhex(hex(h)[2:]), byteorder='big', signed=True)
-1051154348

- Ben Smyth

Answer 6

value=input("enter hexa decimal value for getting compliment values:=")
highest_value="F"*len(value)
resulting_decimal=int(highest_value,16)-int(value,16)
ones_compliment=hex(resulting_decimal)
twos_compliment=hex(r+1)
print(f'ones compliment={ones_compliment}\n twos complimet={twos_compliment}')

- renrael_yzal

Answer 7

2^31 = 0x80000000（符号位，在二进制补码中表示-2^31）
2^31-1 = 0x7fffffff（所有正数位）

因此，（n&0x7fffffff）-（n&0x80000000）将正确应用符号

你甚至可以做，n - ((n&0x80000000)<<1) 来两次减去最高位的值

最后还有一种方法，(n&0x7fffffff) | -(n&0x80000000) 只是合并负数位，而非相减

def signedHex(n): return (n & 0x7fffffff) | -(n & 0x80000000)

signedHex = lambda n: (n & 0x7fffffff) | -(n & 0x80000000)

- Puddle