如何在python中将有符号整数转换为无符号整数

Question

假设我有这个号码 i = -6884376 。我如何将其称为无符号变量？像 (unsigned long)i 在 C 中。

原文由 Lior 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

假设：

1. 你心中有 2 的补码表示；和，
2. 通过 (unsigned long) 你的 意思是 无符号 32 位整数，

那么你只需要将 2**32 (or 1 << 32) 添加到负值。

例如，将其应用于 -1：

 >>> -1
-1
>>> _ + 2**32
4294967295L
>>> bin(_)
'0b11111111111111111111111111111111'

假设 #1 意味着您希望 -1 被视为 1 位的实心字符串，而假设 #2 意味着您想要其中的 32 个。

但是，除了您之外，没有人可以说出您隐藏的假设是什么。例如，如果您有 1 的补码表示，那么您需要改为应用 ~ 前缀运算符。 Python 整数努力给出使用无限宽的 2 的补码表示的错觉（就像常规的 2 的补码，但具有无限数量的“符号位”）。

要复制平台 C 编译器的功能，您可以使用 ctypes 模块：

 >>> import ctypes
>>> ctypes.c_ulong(-1)  # stuff Python's -1 into a C unsigned long
c_ulong(4294967295L)
>>> _.value
4294967295L

C 的 unsigned long 恰好是运行该样本的盒子上的 4 个字节。

原文由 Tim Peters 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

要获得与 C 转换等效的值，只需按位并使用适当的掩码即可。例如，如果 unsigned long 是 32 位：

 >>> i = -6884376
>>> i & 0xffffffff
4288082920

或者如果它是 64 位：

 >>> i & 0xffffffffffffffff
18446744073702667240

请注意，虽然这给了你在 C 中的值，但它仍然是一个带符号的值，因此任何后续计算都可能给出负结果，你将不得不继续应用掩码来模拟 32 或 64位计算。

这是可行的，因为尽管 Python 看起来将所有数字存储为符号和大小，但按位运算被定义为处理二进制补码值。 C 以二进制补码形式存储整数，但位数是固定的。 Python 按位运算符作用于二进制补码值，但就好像它们具有无限多的位数：对于正数，它们向左扩展到零为无穷大，但负数向左扩展为一。 & 运算符会将左边的一串变成零，只剩下适合 C 值的位。

以十六进制显示值可能会使这一点更清楚（我将 f 的字符串重写为表达式以表明我们对 32 位或 64 位感兴趣）：

 >>> hex(i)
'-0x690c18'
>>> hex (i & ((1 << 32) - 1))
'0xff96f3e8'
>>> hex (i & ((1 << 64) - 1)
'0xffffffffff96f3e8L'

对于 C 中的 32 位值，正数最高为 2147483647 (0x7fffffff)，负数的最高位设置为 -1 (0xffffffff) 至 -2147483648 (0x80000000)。对于完全适合掩码的值，我们可以通过使用较小的掩码移除符号位然后减去符号位来反转 Python 中的过程：

 >>> u = i & ((1 << 32) - 1)
>>> (u & ((1 << 31) - 1)) - (u & (1 << 31))
-6884376

或者对于 64 位版本：

 >>> u = 18446744073702667240
>>> (u & ((1 << 63) - 1)) - (u & (1 << 63))
-6884376

如果符号位为 0，此逆过程将保持值不变，但显然它不是真正的逆过程，因为如果您以不适合掩码大小的值开始，那么这些位就会消失。

原文由 Duncan 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议