Java中对于unsigned byte类型的转换处理

问题由来


在阅读google的开源项目zxing时,遇到以下代码:


public final String toString() {
    byte[] row = new byte[width];
    StringBuilder result = new StringBuilder(height * (width + 1));
    for (int y = 0; y < height; y++) {
      row = getRow(y, row);
      for (int x = 0; x < width; x++) {
        int luminance = row[x] & 0xFF;  
        char c;
        if (luminance < 0x40) {
          c = '#';
        } else if (luminance < 0x80) {
          c = '+';
        } else if (luminance < 0xC0) {
          c = '.';
        } else {
          c = ' ';
        }
        result.append(c);
      }
      result.append('\n');
    }
    return result.toString();
  }

阅读到上述源代码时,对于int luminance = row[x] & 0xFF;最初不是很理解。查询之后,发现原来Java中是没有unsigned byte type的。也就是说Java中所有的byte类型都是signed类型。只能表达(-128127).而此处的代码为了读取像素值,所需要的值是(0255),所以需要的是unsigned byte而不是signed byte。但是Java中所有的byte都是signed byte。那怎么处理呢?

Java中unsigned byte 的转换

正如上述我们看到的代码所示:
int luminance = row[x] & 0xFF;
首先widening类型。将byte声明为short或者int类型。然后与0xFF取&即可。

下面,具体说明这样做的原理。
0xff 表示为二进制就是 1111 1111。在signed byte类型中,代表-1;但在short或者int类型中则代表255.
当把byte类型的-1赋值到short或者int类型时,虽然值仍然代表-1,但却由1111 1111变成1111 1111 1111 1111.
再将其与0xff进行掩码:
-1: 11111111 1111111
0xFF: 00000000 1111111
255: 00000000 1111111
所以这样,-1就转换成255.

测试程序

我们写了一个简单的程序对其进行Java unsigned byte 类型转换的测试:
for (byte b = Byte.MIN_VALUE; b < Byte.MAX_VALUE; b++) { short s = b; s &= 0xff; System.out.println(b + " & 0xFF = " + s); }
将所有的byte值进行循环转换,输出结果如下:
-128 & 0xFF = 128 -127 & 0xFF = 129 .... -2 & 0xFF = 254 -1 & 0xFF = 255 0 & 0xFF = 0 1 & 0xFF = 1 ... 125 & 0xFF = 125 126 & 0xFF = 126

小结

Java的unsigned byte 类型转换属于一个细节问题,由于java中没有内置unsigned byte类型,所以当我们需要使用其时,需要对signed byte 类型进行转换。而这种转换是比较简单的,首先将其扩大类型到short或者int,然后对0xff进行掩码即可。

备注

2016.7.5阅读zxing源码时的小问题

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