python3解决位移溢出

最新推荐文章于 2024-07-16 17:49:50 发布

Jiede1

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本文探讨Python与JavaScript在位移运算上的不同，特别是在32位整数溢出处理上的区别。Python的int类型不会溢出，而JS则会截断。文中提供了一个Python函数int_overflow(val)，用于模拟32位整数溢出效果，并实现了一个无符号右移函数unsigned_right_shift(n, i)，用以匹配JS的>>>操作。

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在观看该文章前，读者先可以看看这篇文章，清晰明了的介绍了位移的操作：https://www.cnblogs.com/yx729315991/p/6387711.html

因为要将js的一个签名算法移植到python上，遇到一些麻烦。
int无限宽度，不会溢出
算法中需要用到了32位int的溢出来参与运算，但是python的int是不会溢出的，达到界限后会自己转为long，所以很麻烦。

#使用-342686650:
ret = 123456789 << 20
print(ret)
得到结果129453825982464
print(bin(ret))
这个二进制是11101011011110011010001010100000000000000000000
明显已经超出32位了

在JS上
document.writeln(123456789 << 20);
得到结果是-783286272
这就是溢出后截取的，

在python上想实现溢出效果，找到一个函数
#这个函数可以得到32位int溢出结果，因为python的int一旦超过宽度就会自动转为long，永远不会溢出，有的结果却需要溢出的int作为参数继续参与运算
def int_overflow(val):
    maxint = 2147483647
    if not -maxint-1 <= val <= maxint:
        val = (val + (maxint + 1)) % (2 * (maxint + 1)) - maxint - 1
    return val


ret = int_overflow(123456789 << 20)
print(ret)
print(bin(ret))
现在得到结果是-783286272
二进制：-101110101100000000000000000000

负数使用无符号右移>>>
在JS中，可以使用 a>>>b来实现无符号位移，python中没有这个运算符，只能自己实现了

无符号右移>>>，就是将有符号int a和b转为无符号uint后，再进行普通右移>>运算

比如-1的有符号int就是-1，无符号int就是4294967295

我们自己实现>>>可以这样
#无符号右移
import ctypes
def unsigned_right_shitf(n,i):
    # 数字小于0，则转为32位无符号uint
    if n<0:
        n = ctypes.c_uint32(n).value
    # 正常位移位数是为正数，但是为了兼容js之类的，负数就右移变成左移好了
    if i<0:
        return -int_overflow(n << abs(i))
    #print(n)
    return int_overflow(n >> i)

ret = unsigned_right_shitf(-1,20)
print(ret)

结果等于4095
和JS上执行 -1 >>> 20 一样。

本文转载自：https://www.jianshu.com/p/24d11ab44ae6