AND 0xFF 是什么作用？

Question

在下面的代码中：

short = ((byte2 << 8) | (byte1 & 0xFF))

& 0xFF的目的是什么？因为有时候，我看到上面的代码被写成：

short = ((byte2 << 8) | byte1)

而且这似乎也很好地运作着。

- Maestro

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byte1 是 uint8_t 类型吗？ - Shahbaz

那我猜只是“为了确保而已”。可能写这段代码的人是想要在某种情况下保险起见，以防 byte1 的类型被更改，因为 byte2 已经不是8位了（否则 byte2 << 8 就是0）。 - Shahbaz

抱歉，即使byte2是8位类型，byte2 << 8也可以工作。默认情况下，表达式总是作为int工作的。编译器会隐式地将表达式视为((int)byte2) << ((int)8)。 - Patrick Schlüter

顺便提一下，short 是一个保留字，不能用作变量名。 - Patrick Schlüter

Answer 1

如果byte1是一个8位整数类型，那么这是无意义的 - 如果它超过了8位，则基本上会给您该值的最后8位：

    0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
 &  0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    -------------------------------
    0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1

- D Stanley

Answer 2

将整数与 0xFF 相与可以得到最低有效字节，例如，要获取 short s 中的第一个字节，您可以编写 s & 0xFF。这通常被称为“掩码”。如果 byte1 是单个字节类型（如 uint8_t）或已经小于256（结果全部是零，除了最低有效字节），则无需屏蔽高位，因为它们已经是零。

在可能使用有符号类型时，请参见 tristopia Patrick Schlüter 的下面的答案。在进行位运算时，我建议仅使用无符号类型。

- John Colanduoni

Answer 3

第二个表达式的危险在于，如果byte1的类型是char，那么某些实现可能会将其视为signed char，这将导致在评估时进行符号扩展。

signed char byte1 = 0x80;
signed char byte2 = 0x10;

unsigned short value1 = ((byte2 << 8) | (byte1 & 0xFF));
unsigned short value2 = ((byte2 << 8) | byte1);

printf("value1=%hu %hx\n", value1, value1);
printf("value2=%hu %hx\n", value2, value2);

将会打印

value1=4224 1080     right
value2=65408 ff80    wrong!!

我在Solaris SPARC 64位上的gcc v3.4.6上尝试了它，结果与将byte1和byte2声明为char相同。

太长不看：

掩码是为了避免隐式符号扩展。

编辑：我检查了一下，在C++中的行为是相同的。

编辑2：根据要求解释符号扩展。符号扩展是C评估表达式的方式所导致的后果。C中有一个叫做promotion rule的规则。在进行评估之前，C将隐式地将所有小类型转换为int。让我们看看我们的表达式会发生什么：

unsigned short value2 = ((byte2 << 8) | byte1);

byte1是一个包含位模式0xFF的变量。如果char是unsigned，那么该值将被解释为255；如果它是signed，则为-1。在进行计算时，C会将该值扩展到int大小（通常为16或32位）。这意味着，如果变量是unsigned，并且我们将保留值255，则该值的位模式作为int将为0x000000FF。如果它是signed，我们想要的值是-1，其位模式为0xFFFFFFFF。符号被扩展到用于执行计算的临时大小。

在x86汇编中，可以使用movsx指令（对于零扩展，使用movzx）。其他CPU有其他指令（6809有SEX）。

- Patrick Schlüter

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+1 警告有点意思，但我不明白为什么或者什么是“符号扩展”，你能简单解释一下吗？ - doc_id

这里有一个简洁的解释。你应该查看我放置的链接，以了解有关C语言推导规则的更多信息，因为这是一个非常重要的点，即使是经验丰富的程序员也会在这方面犯错误。 - Patrick Schlüter

0xFFFFFFFF 不是等于 -1 吗？-128 应该是 0xFFFFFF80。 - Thern

你是正确的。已更正EDIT2部分。0xFF的有符号解释是-1，而不是-128。所以0xFFFFFFFF是正确的，它是-1。 - Patrick Schlüter

Answer 4

假设您的byte1是一个字节（8位），当您对一个字节与0xFF进行按位AND时，您得到的是相同的字节。

因此，byte1与byte1＆0xFF是相同的。

假设byte1是01001101，那么byte1＆0xFF = 01001101＆11111111 = 01001101 = byte1 如果byte1属于其他类型，如4字节整数，则按位AND与0xFF会留下字节1的最低有效字节（8位）。

- sr01853

Answer 5

byte1 & 0xff 确保只有 byte1 的最低有效位是非零的。

如果 byte1 已经是一个只有8位的无符号类型（例如某些情况下的 char 或大多数情况下的 unsigned char），那么这行代码不会有任何影响/完全没有必要。

如果 byte1 是一个带符号或者超过8位的类型（例如 short，int，long），并且除了最低的8位之外的任何一位都被设置了，那么就会有所不同（也就是说，在与其他变量进行“或”运算之前，它将清除那些上面的位，因此这个操作数仅影响结果的最低有效位）。

- Jerry Coffin

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不，参见我上面的答案。如果 byte1 的类型是 char 或 signed char，那么这是绝对必要的。 - Patrick Schlüter

Answer 6

它清除了除第一个字节外的所有位

- thumbmunkeys

Answer 7

仅使用 & 0xFF 可以确保如果字节长度超过了 8 位（语言标准允许），则其余部分将被忽略。

这似乎也很好用？

如果结果大于 SHRT_MAX，你将得到未定义的行为。在这方面，两者都一样糟糕。

- Alexey Frunze