踩了个陷阱： Python bitwise ~ vs. C bitwise ~

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = 0x87654321;
    int mask = 0xFF;                            

    printf("0x%08x\n", ~mask);
    printf("0x%08x\n", x & mask);    
    printf("0x%08x\n", x ^ ~mask);   
    printf("0x%08x\n", x | mask); 
    return 0;
}

输出：

0xffffff00
0x00000021
0x789abc21
0x876543ff

改成对应的 python 代码：

x = 0x87654321
mask = 0xFF
print("0x%08x" % (~mask))
print("0x%08x" % (x & mask))
print("0x%08x" % (x ^ ~mask))
print("0x%08x" % (x | mask))

输出：

0x-0000100
0x00000021
0x-876543df
0x876543ff

请问 python 输出与 C 输出不一致的原因是什么，能否修改 python 代码使其与 C 输出一致？

mask

printf

6 replies • 2017-06-20 14:10:35 +08:00

pright

Jun 19, 2017

import ctypes

print("0x%08x" % (ctypes.c_uint(~mask).value))

enenaaa

Jun 19, 2017

好像是被当成有符号数打印了。
试一下 &0xffffffff。这样
print("0x%08x" % ((~mask)&0xffffffff))

popstk

Jun 19, 2017

<code>def foo(n, size=32):
return ((1<<size)-1)&n

x = 0x87654321
mask = 0xFF
print("0x%08x" % foo(~mask))
print("0x%08x" % foo(x & mask))
print("0x%08x" % foo(x ^ ~mask))
print("0x%08x" % foo(x | mask))
</code>

https://wiki.python.org/moin/BitwiseOperators

NoAnyLove

Jun 20, 2017

因为 Python 的 int 是无限长度的，如果对一个正整数取反，会变成负数，你可以认为符号位是无限长度的 1：

```
>>> mask = 0xFF
>>> bin(mask)
'0b11111111'
>>> ~mask
-256
>>> bin(~mask)
'-0b100000000'
```

`bin(~mask)`返回结果'-0b100000000'，前面的`-0`就是相当于无限长度的符号位，如果用 Two ‘ s Complement 来表示就全是 1.

解决这个问题也很简单，将结果按位与 0xFFFFFFFF （刚好 32 位 bit ）运算，就可以消除掉超过 32 位的无限长度的符号位。

```
>>> ~mask & 0xFFFFFFFF
4294967040
>>> hex(_)
'0xffffff00'
```

justou

Jun 20, 2017

感谢楼上各位，4L 给了个很好的解释

pright

Jun 20, 2017

这里不一致的原因其实就是 C 的 printf 的%x 对应的是 unsigned hexadecimal integer，而 python 的 print 的%x 对应的是 signed hexadecimal integer。