python中任意长度的无符号整数答案

【问题标题】：Unsigned ints of arbitrary length in pythonpython中任意长度的无符号整数
【发布时间】：2018-12-05 06:55:49
【问题描述】：

我正在尝试模拟定点滤波器的实现。我想捕获低级硬件功能，例如 2s 补码环绕/溢出和固定寄存器宽度。一些寄存器宽度由硬件功能设置为异常和长宽度（即 72b）。

我在使用内置整数方面取得了一些进展。无限宽度非常有用......但我发现自己经常与 Python 作斗争，因为它有时想将二进制解释为正整数，有时它似乎想将非常相似的二进制解释为负 2 的补码。例如：

>> a = 0b11111                          # sign-extended -1
>> b = 0b0011
>> print("{0:b}".format(a*b))
5f
>> print("{0:b}".format((a*b)&a))       # Truncate to correct product length
11101                                   # == -3 in 2s complement. Great!
>> print("{0:b}".format(~((a*b)&a)+1))  # Actually perform the 2's complement
-11101                                  # Arrrrggggghhh
>> print("{0:b}".format((~((a*b)&a)&a)+1))  # Truncate with extreme prejudice
11                                          # OK. Fine.

我想如果我足够努力地思考，我可以弄清楚为什么所有这些都以它的方式工作，但如果我可以在无符号空间中完成所有操作而不用担心 python 添加符号位，它会让事情变得更容易，错误更少 -易于。任何人都知道是否有一种相对简单的方法可以做到这一点？我考虑过位字符串，但我必须在这个应用程序中做很多加法和乘法运算，内置的整数运算对此非常有用。

【问题讨论】：

你期望 ~29 是什么，为什么？

标签： python integer unsigned twos-complement fixed-point

【解决方案1】：

~x 在任意精度整数上按字面意思定义为-(x+1)。它不进行位运算：~0 是一字节整数的255，两字节整数的65535，10 位整数的 1023 等等；所以定义~ 通过对弹性整数的位反转是没有用的。

如果a 定义整数的固定宽度（0b11111 表示您正在处理五位数字），则位反转就像a^x 一样简单。

print("{0:b}".format(a ^ b)
# => 11100

Two 的补码同时最简单的方法是 a+1-b，或者等价的 a^b+1：

print("{0:b}".format((a + 1) - b))
# => 11101
print("{0:b}".format((a ^ b) + 1))
# => 11101

tl;dr：如果您想保持未签名状态，请不要使用 ~。

【讨论】：