标签：符号 什么 16 补码 0xff bit foo 作用

和 0xff 做与 / & 0xff / AND 0xff 的作用是什么？

在代码开发过程中，我们可能会看到这样的代码，在拿到一个数后，对其低N位进行和全1的与运算，即类似于：

foo = foo & 0xff;

将foo的低八位和0xff做与运算。从逻辑上讲，1 & 1 == 1， 0 & 1 == 0，这一运算没有对foo作任何改变，那么这一操作的意义是什么呢？

对于这一问题的问题，可根据使用的情形，分为三种情况。

1. foo为8-bit无符号数 -> 操作无意义

对于单个8位无符号数，其原码与补码相同，如上文所述，这一操作没有对该数做任何改变，是无意义操作。

2. ⭐ foo为8-bit有符号数 -> 避免隐式符号扩展

补码规则

对于有符号数，尤其是负数，在计算机中存储时要遵循补码规则，以8-bit有符号数为例：

正数与0的补码为其自身（原码）。
负数的补码为其绝对值的原码，按位取反后加1，符号位为1。
没有-0，-0编码对应最小值，如1000 0000B 对应 -128（128原码为1000 0000B，但其不在表示范围内）

  75 == 16*4 + 11 == 0x4b = 0100 1011B
  按位取反：1011 0100B
  加1:1011 0101B，即为-75的补码。

  30 == 16*1 + 14 == 0x1e = 0001 1110B
  按位取反：1110 0001B
  加1:1110 0010B，即为-30的补码

  二者非符号位相加，得：
  1011 0101
  1110 0010
  +
  1001 0111
  
  1001 0111是多少呢?
  减1:1001 0110B
  按位取反：0110 1001B
  即为0x69, 6 * 16 + 9 = 105
  加上符号位，我们得到的结果即为-105

隐式符号扩展（非专业名词，是从英文论坛直译来的）

我们知道，计算机以补码的形式存储有符号数，当最高位为1时，意味着其为负数。这会带来一个小小的隐患：

当我们把一个8-bit有符号数扩展到16-bit时，其符号位会被如何处理？

答：高八位会被填充为全1，这会导致该数的补码发生变化，即新的16-bit数不等于原8-bit数。

一个简单的实验

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    uint8_t byte = 0x01;
    int8_t foo = -127;
    
    int16_t  out1 = (int16_t)foo;
    uint16_t out2 = (uint16_t)foo;
    uint16_t out3 = (byte << 8) | foo;
    uint16_t out4 = (byte << 8) | (foo & 0xff);

    printf("foo: %#x, out1: %#x, out2: %#x\nout3: %#x, out4:%#x\n", foo, out1, out2, out3, out4);

    return 0;
}

输出：

foo: 0xffffff81, out1: 0xffffff81, out2: 0xff81
out3: 0xff81, out4:0x181

可见：

• 当对有符号数进行位数扩展时，其高位的确被补为全1。
• 当我们试图将byte作为高8位，foo作为第8位进行组合时，会由于foo高8位全1，导致byte被覆盖。
• 为了避免这一情况，对foo作& 0xff操作，相当于一个掩码，消除高8位，确保操作正确。
• 当然，对全无符号数的操作不需要考虑这些。

3. foo多于8-bit -> 取其低八位

当foo本身即多余8-bit时，该操作单纯起掩码作用，取其第八位。

注意当foo为有符号数时，这一操作会使其符号位失效。

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来源： https://www.cnblogs.com/3V4NZ/p/16105438.html

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