Java中的无符号模数

Question

我正在移植一些在 uint32_t 上进行模运算的 c 代码。 uint32_t 按位适合 Java int，但我无法弄清楚如何在不转换为 long 的情况下对其执行模运算。这是我现在的代码：

int i = 0xffffffff;
long asUnsigned = Integer.toUnsignedLong(i);
int mod = (int) (asUnsigned % 42L);

我可以在不转换为 long 的情况下执行此模计算吗？

Answer 1

使用Integer.remainderUnsigned(int dividend, int divisor) (javadoc)：

返回第一个参数除以第二个参数得到的无符号余数，其中每个参数和结果都被解释为一个无符号值。

Answer 2

@那个其他人的答案是 Java 8+ 的首选。我将把它留在这里，以防它对使用旧版本 Java 的人有用。

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转换为long 几乎可以肯定是最好的方法。

否则，您将需要分支；要获得负 int 值的正确结果，您需要针对 int 表示的无符号数偏移 2³² 的事实进行调整，并且此偏移通常不会当您除以模数时，t 的余数为 0。如果模数是常数（在您的示例中为 42），那么您可以硬编码偏移量：

static int unsignedMod42(int x) {
    if(x >= 0) {
        return x % 42;
    } else {
        // 2**32 = 4 (mod 42)
        return ((x % 42) + 42 + 4) % 42;
    }
}

如果模数是一个变量，那么您必须在运行时计算正确的偏移量：

static int unsignedMod(int x, int y) {
    if(y <= 0 || y * y <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("y = " + y);
    } else if(x >= 0) {
        return x % y;
    } else {
        // compute 2**32 mod y, by repeated squaring
        int offset = 2;
        for(int i = 0; i < 5; ++i) { offset = (offset * offset) % y; }
        return ((x % y) + y + offset) % y;
    }
}

请注意，因为这里的偏移量是通过重复平方计算的，所以我们不能允许乘法可能溢出的模数。大概有一种更好的方法来计算正确的偏移量 - 例如，通过重复乘法将允许模数达到 Integer.MAX_VALUE / 2。