在Java中处理24到32位的转换

Question

我对一个名为OpenBCI的新物联网项目感兴趣，该项目基本上是一个开源EEG，用于读取和处理脑电波和其他生物数据。在他们的docs中，他们声称通过无线传输的数据（通过RFDuino）发送24位数据。要将24位值转换为32位有符号整数，建议使用以下Java友好的Processing代码：

int interpret24bitAsInt32(byte[] byteArray) {
    int newInt = (
        ((0xFF & byteArray[0]) << 16) |
        ((0xFF & byteArray[1]) << 8) |
        (0xFF & byteArray[2])
    );

    if ((newInt & 0x00800000) > 0) {
        newInt |= 0xFF000000;
    } else {
        newInt &= 0x00FFFFFF;
    }

    return newInt;
}

我想我是想弄清楚这里到底发生了什么。让我们看一下第一段代码：

int newInt = (
    ((0xFF & byteArray[0]) << 16) |
    ((0xFF & byteArray[1]) << 8) |
    (0xFF & byteArray[2])
);

• 为什么假设输入中有3个字节是安全的
• 0xFF值的意义是什么
• 左位移位（<<）的目的是什么

第二部分也有点神秘：

if ((newInt & 0x00800000) > 0) {
    newInt |= 0xFF000000;
} else {
    newInt &= 0x00FFFFFF;
}

• 为什么newInt & 0x00800000？0x00800000的意义是什么
• 为什么if-else基于上述操作的正结果与非负结果
• 0xFF000000和0x00FFFFFF的意义是什么

我想这个函数中有很多手工操作和魔法，我希望能更好地理解

Answer 1

Why is it safe to assume there are 3 bytes in the input?

24位/8位=3字节

What is the significance of the 0xFF value?

这有点像面具^二进制的{}。在这种情况下，它被用作将字节值转换为int的快速方法

What is the purpose of the left-bitshifting (<<)?

一旦在前一条指令中检索到int值，它将向左移动16位，以获取int的第三个字节的位置（从右开始计数）。这是因为字节数组以big-endian格式存储字节，其中MSB位于第一位。下一个字节仅移位8位以占据第二个字节的位置，而最后一个字节根本不需要移位，因为它已经位于第一个字节的位置

Why newInt & 0x00800000? What's the significance of 0x00800000?

嗯0x80是另一个位掩码，用于获取某个字节的MSB0x00800000对应于第三个字节的MSB（即byteArray[0]中在上一个过程中被左移了16位的字节）。这也对应于整个24位值的MSB

Why the if-else based on postive vs. non-negative result of the above operation?

确定24位值的MSB是1还是0将告诉我们在two's complement符号中它分别是负数还是正数

What is the significance of 0xFF000000 and 0x00FFFFFF?

如果这个数字在24位表示中是负数，我们还希望它在2的补码中作为32位值是负数，这就是为什么我们必须使用OR运算符用0b11111111（0xFF）填充第四个字节和最后一个字节
如果已经是正数，那么第四个字节可以是0x00，下面的3个字节与原始的24位值相同——通过使用0x00FFFFFF屏蔽来实现