python - 使用 32 位整数和操作数

Question

是否有可能以某种方式覆盖或重载 python 中整数/数字的标准实现，以便它像 32 位整数一样工作。

a: int
a = 4076863488
>>> -218103808

或者是否有可能以某种方式定义一个不能改变类型的变量？做类似的事情:x: int？ 我想这样做是因为在每个位操作和赋值上编写 ctypes.c_int32(n) 很烦人。特别是因为 Python 不使用 32 位按位操作数。

我知道我基本上是在尝试改变语言的本质。所以也许我问的是如果你必须在 python 中做 32 位的东西你会怎么做。

Answer 1

一些选项:

• 使用 Cython。您可以在那里声明一个 native 32 位 int 类型，您甚至可以获得将纯数字代码编译为(非常)快速的 C 代码的优势。
• 使用单个元素的 numpy 数组:np.zeros((1,), dtype=np.int32)。如果您只使用就地操作(+=、*= 等)，这将像 32 位 int 类型一样工作。请注意，如果您曾经使用过常规二元运算符(例如 myint + 3)，您可能会进行类型提升或转换，结果将不再是 int32.
• 使用ctypes.c_int32。这是 Python 的内置功能，但不支持数学运算，因此您必须自己包装和解包(例如 newval = c_int32(v1.value + v2.value))。
• 使用类似fixedint 的库(无耻的插件)，它提供固定整数类，这些类通过操作保持固定大小，而不是衰减到 int。 fixedint 是专门为固定宽度的按位数学而设计的。在这种情况下，您将使用 fixedint.Int32。

一些不太理想的选择:

• struct:如果您的输入超出范围，则抛出错误。您可以使用 unpack('i', pack('I', val & 0xffffffff))[0] 解决此问题，但这确实很笨拙。
• array:如果您尝试存储超出范围的值，则会抛出错误。比 struct 更难解决。

• 手动 bitmashing。对于 unsigned 32 位 int，这只是添加很多 & 0xffffffff 的问题，这还算不错。但是，Python 没有任何内置方法可以将值包装为带符号的 32 位 int，因此您必须编写自己的 int32 转换函数并用它包装所有操作:

  def to_int32(val):
      val &= ((1<<32)-1)
      if val & (1<<31): val -= (1<<32)
      return val
  

演示您的选择:

赛通

cpdef int munge(int val):
    cdef int x
    x = val * 32
    x += 0x7fffffff
    return x

另存为 int_test.pyx 并使用 cythonize -a -i int_test.pyx 进行编译。

>>> import int_test
>>> int_test.munge(3)
-2147483553

NumPy

import numpy as np

def munge(val):
    x = val.copy()
    x *= 32
    x += 0x7fffffff
    return x

def to_int32(val):
    return np.array((val,), dtype=np.int32)

print(munge(to_int32(3)))
# prints [-2147483553]

类型

from ctypes import c_int32
def munge(val):
    x = c_int32(val.value * 32)
    x = c_int32(x.value + 0x7fffffff)
    return x

print(munge(c_int32(3)))
# prints c_int(-2147483553)

固定整数

import fixedint

def munge(val):
    x = val * 32
    x += 0x7fffffff
    return x

print(munge(fixedint.Int32(3)))
# prints -2147483553