将多个值打包成一个整数

Question

假设我有几个变量，比如苹果，橙子和香蕉。

我有8个苹果，1个橙子和4个香蕉。

是否可以将这些值转换为单个整数，并根据计算出的整数值恢复它们的原始值？

我在网上找到了一个例子。

int   age, gender, height;
short packed_info;
. . .
// packing
packed_info = (((age << 1) | gender) << 7) | height;
. . .
// unpacking
height = packed_info & 0x7f;
gender = (packed_info >>> 7) & 1;
age    = (packed_info >>> 8);

但是当我输入随机数字时，它似乎不能像应该的那样工作。

- user303907

Answer 1

如何实现这个

是的，你可以实现这个。最简单的方法就是当前你正在做的，即将整数的不同位分配给不同的值。对于32位整数来说，你正在做的可能类似于：

|3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1     |      |             |
|1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 |  7   |6 5 4 3 2 1 0|
|                     Age                        |Gender|   Height    |

当你将一个数值右移八位进行位操作时，你只获取到了这个数字的年龄位。如果你将这个数值右移七位，并使用掩码1（即value >>> 7 & 1），那么你就可以得到性别信息。如果你只是从底部七位中获取信息（即value & 0x7F），那么你就可以得到身高信息。 为什么它容易出问题 你的示例缺少一些重要的内容：值的范围。例如，身高值永远不可能超过127。如果你尝试存储128或更高的身高值，那么现在的写法将导致身高的一部分覆盖性别信息，因为你需要八位来存储这么大的值。这就是为什么随机数不起作用的原因。

同样地，如果有人不小心输入了不是0或1的性别信息，那么它将破坏年龄值的某一部分，因为你无法在单个位中存储这么高的数值。

在赋值中修复这个问题的方法是通过添加位掩码，像这样：

packed_info = (((age << 1) | (gender & 1)) << 7) | (height & 0x7f);

这种做法可以确保性别不会覆盖年龄，身高也不会覆盖其他信息。但是，如果输入的身高大于127，它将对127取模后再使用。

通常为什么不建议这样做

因为这容易出现错误，而且整数占用的内存并不多。你不能只记住它是一个int，还需要记住位布局的样子。保持三个int更容易。

然而，在传输速度很重要的情况下，仍然会使用这种方法。例如数字电视或其他视频、数字音频、以太网协议等。

- jprete

Answer 2

您可以打包和解包有符号的值。例如，将两个整数打包在一起：

int pack2(int val1, int val2)
{
    int ret_val = (((val1 & 0xFFFF) << 16) | (val2 & 0xFFFF));
    return ret_val;
}

int[] unpack2(int packed)
{
    int val1 = ((packed >> 16) & 0xFFFF);
    // restore sign
    if ((val1 & 0x8000) != 0)
        val1 |= 0xFFFF0000;

    int val2 = (packed & 0xFFFF);
    // restore sign
    if ((val2 & 0x8000) != 0)
        val2 |= 0xFFFF0000;

    return new int[] { val1, val2 };
}

当然，你必须确保这两个值都在-0x7FFF和0x7FFF之间（如果有两个值的话）。

- liquid_code

Answer 3

首先，您的想法是正确的，但您的移位操作可能不正确。

尽管这更像是一个数学问题而不是Java问题，但我们还是来讨论一下吧 :)

实际上，您可以使用以下方法将任意数量的整数打包成单个整数，假设这些整数可以无限增长：

(令n为结果数字，n1...nk为数字，Pn为第n个质数)

n = 2^n1 + 3^n2 + 5^n3 ... Pn^nk

现在这样做不行，因为解包很慢，而且你不能打包大数字或大量数字。无论采用什么技术，你都会遇到一个问题：数字越大，数量越多，打包就越困难。我想说的是，只要整数中实际上有足够的空间来容纳你的信息，你可以使用位打包或任何其他排序方式，你所使用的位逻辑将表现得非常好！

- salezica

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你好，感谢您的回复。 我该如何修改上面的解决方案，以便我可以最多保存100个值？ - user303907

Answer 4

你可以做到，但这取决于目标整数的大小和“fruit”变量的可能范围。如果范围更大，则需要不同的位域配置。某个字段所需的位数等于log_2（最大范围值）。

- Reinderien

Answer 5

这种打包方式是一种“约定俗成”。

以您的示例为例：

• height 占用 7 位（从 0 到 127）
• gender 占用 1 位（0 或 1）

• age 占用剩余可用位数（如果是有符号的，则为 23 位，如果不是，则为 24 位，对于 Java 中的 int 类型）

  <-age-><-gender-><-height->

如果您使用随机数，很可能会溢出条目的有限大小（由“约定俗成”定义）。例如，如果您将 height 设置为 128，则会强制 gender 的 LSb（右侧位）为 1。

- Déjà vu