python - 来自 C 的 Python 中的按位运算

Question

我尝试用 Python 重写下面的小 C 程序，但我得到了不同的输出。

C 版:

#include <stdio.h>

int main()
{
  unsigned char data = 0x00;
  unsigned char i;
  unsigned char bit = 0x01;
  unsigned char parity = 1;

  unsigned char value = 0x1c;

  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
    data = data | bit;
    bit = bit << 1;
    parity = parity ^ (data & 0x01);
  }

  printf("data: %d bit: %d parity: %d\n", data, bit, parity);

  return 0;
}

Python 版本:

data = 0
bit = 1
parity = 1
value = int('1c', 16)

for i in range(8):
  data = data | bit
  bit = bit << 1
  parity = parity ^ (data & 1)

print('data: {0} bit: {1} parity: {2}'.format(data, bit, parity))

输出是:

C 版

> $ ./test
data: 255 bit: 0 parity: 1

Python 版本

> $ python3 test.py
data: 255 bit: 256 parity: 1

我在 Python 按位运算中遗漏了什么？

Answer 1

如您所见，输出中的唯一区别是变量 bit 的值。

在您的 C 程序中，变量 bit 被声明为 unsigned char。这意味着它仅采用 0 到 255 的值。您代码中对 bit 的最后操作是

bit = bit << 1

在最后一次执行该行之前，bit 为 128。在该行之后，它“尝试”变为 256，但这不适合 unsigned char。所以溢出发生了，没有被你的程序标记，并且 bit 变成了 0。

在 Python 程序中，变量 bit 只是一个整数，int，没有最大大小。所以没有溢出，bit确实变成了256。

有几种方法可以克服 Python 中的这种差异。您可以通过使用

来强制 bit 保持在所需的范围内

bit = (bit << 1) % 256

或许

bit = (bit << 1) & 255

您可以改为使 bit 等同于 unsigned char 变量。正如评论所说，我相信您可以使用 ctypes 模块。您也可以使用 numpy(我对此比较熟悉)。