java中byte转换int时为何与0xff进行与运算

在剖析该问题前请看如下代码

例一：

[java] view plaincopy

1. /** 
2.  * 从byte数组开始位置取4位得到一个int 
3.  * @paramababyte数组 
4.  * @return返回int值 
5.  */  
6. public staticint getIntFromByte(byte[] ba)  
7. {  
8.     int sum = 0;  
9.     for (int i = 0; i < 4; i++)  
10.     {  
11.         int temp = ((int) ba[i]) & 0xff;  
12.         temp <<= i * 8;  
13.         sum = temp + sum;  
14.     }  
15.   
16.     return sum;  
17. }  
18.   
19. public static String bytes2HexString(byte[] b) {  
20.     String ret = "";  
21.     for (int i = 0; i < b.length; i++) {  
22.         String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);  
23.         if (hex.length() == 1) {  
24.             hex = '0' + hex;  
25.         }  
26.         ret += hex.toUpperCase();  
27.     }  
28.     return ret;  
29. }  

上面是将byte[]转化十六进制的字符串,注意这里b[ i ]& 0xFF将一个byte和 0xFF进行了与运算,然后使用Integer.toHexString取得了十六进制字符串,可以看出
b[i]& 0xFF运算后得出的仍然是个int,那么为何要和 0xFF进行与运算呢?直接 Integer.toHexString(b[ i ]);,将byte强转为int不行吗?答案是不行的.

其原因在于:
1.byte的大小为8bits而int的大小为32bits，java的二进制采用的是补码形式。

二进制原码表示法

原码表示法是机器数的一种简单的表示法。其符号位用0表示正号，用：表示负号，数值一般用二进制形式表示。设有一数为x，则原码表示可记作［x］原。

例如，X1= ＋1010110

X2= -1001010

其原码记作：

［X1］原=[＋1010110]原=01010110

［X2］原=[－1001010]原=11001010

byte是一个字节保存的，有8个位，8位的第一个位是符号位，也就是说0000 0001代表的是数1 ，1000 0001代表的就是-1 所以正数最大位0111 1111，也就是数字127 负数最大为1111 1111，也就是数字-127
在原码表示法中，对0有两种表示形式：

［+0］原=00000000

  [－0] 原=10000000

 

二进制补码表示法

java中采用的是补码的形式，下面介绍下什么是补码和反码；
1、反码：
        一个数如果是正，则它的反码与原码相同；
        一个数如果是负，则符号位为1，其余各位是对原码取反；

机器数的反码可由原码得到。如果机器数是正数，则该机器数的反码与原码一样；如果机器数是负数，则该机器数的反码是对它的原码（符号位除外）各位取反而得到的。设有一数X，则X的反码表示记作［X］反。

例如：X1= ＋1010110

X2= 一1001010

［X1］原=01010110

[X1]反=［X1］原=01010110

[X2]原=11001010

[X2]反=10110101

2、补码：

机器数的补码可由原码得到。如果机器数是正数，则该机器数的补码与原码一样；如果机器数是负数，则该机器数的补码是对它的原码（除符号位外）各位取反，并在未位加1而得到的。设有一数X，则X的补码表示记作［X］补。

    ⑴一个数为正，则它的原码、反码、补码相同
    ⑵一个数为负，刚符号位为1，其余各位是对原码取反，然后整个数加1
 - 1的原码为                10000001
- 1的反码为                11111110
                                                   + 1
- 1的补码为                11111111

0的原码为                 00000000
0的反码为                 11111111（正零和负零的反码相同）
                                          +1
0的补码为               100000000（舍掉打头的1，正零和负零的补码相同）

 

利用溢出，我们可以将减法变成加法

对于十进制数，从9得到5可用减法：

    9－4＝5  因为4+6＝10，我们可以将6作为4的补数
    改写为加法：
    9+(10-4)= 9+6＝15（去掉高位1，也就是减10）得到5.

对于十六进制数，从c到5可用减法：
    c－7＝5    因为7+9＝16 将9作为7的补数
    改写为加法：
    c+(16-7)=c+9＝15（去掉高位1，也就是减16）得到5.
 在计算机中，如果我们用1个字节表示一个数，一个字节有8位，超过8位就进1，在内存中情况为（100000000），进位1被丢弃。

Integer.toHexString的参数是int，如果不进行0xff，那么当一个byte会转换成int时，由于int是32位，而byte只有8位,这时会进行填充，如果byte的最高位是0的话，int的前面填充0，例如01000001转化成int就变为00000000000000000000000001000001
如果byte的最高位是1的话，int的前面填充1例如11111111的十进制数为-1转换为int时变为11111111111111111111111111111111好多1啊，呵呵！即0xffffffff但是这个数是不对的，这种补位就会造成误差。和0xff相与后，高24比特就会被清0了，结果就对了。