Как преобразовать целое число без знака в целое число со знаком без исключения OverflowException

Я хотел бы иметь возможность конвертировать высокозначное беззнаковое целое число (значение, которое использует бит наивысшего порядка) в целое число со знаком. В этом случае мне все равно, что значение больше максимального значения знакового целочисленного типа. Я просто хочу, чтобы он конвертировался в то, что битовые значения представляют как знак-целое. Другими словами, я ожидаю, что это приведет к отрицательному числу.

Однако с VB.NET операция CType не работает (или любая другая функция преобразования, такая как CShort и CInteger). Когда вы пытаетесь преобразовать значение без знака, которое превышает требуемое максимальное значение подписанного типа, оно выдает OverflowException вместо возврата отрицательного числа. Например:

Dim x As UShort = UShort.MaxValue
Dim y As Short = CShort(x)  ' Throws OverflowException

Следует также отметить, что операция DirectCast не может использоваться для передачи значения между типами signed и unsigned, поскольку ни один из них не наследует или не реализует другое. Например:

Dim x As UShort = UShort.MaxValue
Dim y As Short = DirectCast(x, Short)  ' Won't compile: "Value of type 'UShort' cannot be converted to 'Short'

Я выяснил один способ сделать то, что хочу, но кажется излишне уродливым. Вот как я заработал:

Dim x As UShort = UShort.MaxValue
Dim y As Short = BitConverter.ToInt16(BitConverter.GetBytes(x), 0)  ' y gets set to -1

Как я уже сказал, это работает, но если в VB.NET есть более простой и понятный способ сделать это, я хотел бы знать, что это такое.

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Постоянное использование BitConverter будет немного неудобным, если вы используете это много - особенно для производительности. Если бы это был я, мне было бы очень сложно добавить библиотеку утилиты на С#, которая может делать прямые преобразования (через unchecked, хотя unchecked обычно является значением по умолчанию на С# в любом случае) и ссылается на эту библиотеку для этого. Другим вариантом может быть злоупотребление структурой "union"; следующее следует легко перевести на VB:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct EvilUnion
{
    [FieldOffset(0)] public int Int32;
    [FieldOffset(0)] public uint UInt32;
}
...
var evil = new EvilUnion();
evil.Int32 = -123;
var converted = evil.UInt32;

то есть.

<System.Runtime.InteropServices.StructLayout(Runtime.InteropServices.LayoutKind.Explicit)>
Structure EvilUnion
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)>
    Public Int32 As Integer
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)>
    Public UInt32 As UInteger
End Structure
...
Dim evil As New EvilUnion
evil.Int32 = -123
Dim converted = evil.UInt32

Ответ 2

В дни VB6 нам приходилось писать такие процедуры, как это все время:

Private Function ToShort(ByVal us As UShort) As Short
   If (us And &H8000) = 0 Then
      Return CType(us, Short)
   Else
      Return CType(CType(us, Integer) - UShort.MaxValue - 1, Short)
   End If
End Function

По крайней мере, в .NET вы можете создать метод расширения из этого, чтобы сделать его более приятным через

Ответ 3

Очень просто:

Для 32-битного

    Dim uVal32 As UInt32 = 3000000000
    Dim Val32 As Int32 = Convert.ToInt32(uVal32.ToString("X8"), 16)

val32 заканчивается вверх = -1294967296

Для 16 бит

    Dim uVal16 As UInt16 = 60000
    Dim Val16 As Int16 = Convert.ToInt16(uVal16.ToString("X4"), 16)

val16 заканчивается = -5536

Ответ 4

Я нашел это: ?? проблемы с typecasting в VB.NET?

Примерно на полпути вниз страница:

Старый, VB "Правильный" трюк "бокового шага" из шестнадцатеричного и назад снова работает!

Dim unsigned as UInt16 = 40000
Dim signed as Int16 = CShort(Val("&H" & Hex(unsigned)))

Кажется, что он работает довольно аккуратно!

Ответ 5

Я думаю, что самый простой способ:

Public Function PutSign(ByVal number As UShort) As Short
    If number > 32768 Then 'negative number
        Return (65536 - number) * -1
    Else
        Return number
    End If
End Function

Ответ 6

Я просто столкнулся с этой проблемой, и мне не понравился подход BitConverter, поскольку он кажется, что он не очень оптимизирован. Итак, я считал, что хранение данных в памяти на самом деле всего 4 байта для int и uint.

Ниже представлен наиболее эффективный способ справиться с этим и работает на всех языках .NET, которые могут использовать класс маршала...

Dim x as UInteger = &H87654321
Dim gch as GCHandle = GCHandle.Alloc(x, Pinned)
Dim y as Integer = Marshal.ReadInt32(gch.AddrOfPinnedObject)
gch.Free

Надеюсь, это поможет кому-то.

Ответ 7

Обычно это делается с потоками на языках более высокого уровня, но .Net Framework предлагает способ сделать это без промежуточных потоковых объектов, использующих Marshal.

Imports System.Runtime.InteropServices
Module Module1
    Sub Main()
        Dim given As Int16 = -20
        Dim buffer As IntPtr = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(given))
        Marshal.StructureToPtr(given, buffer, False)
        Dim result As UInt16 = Marshal.PtrToStructure(buffer, GetType(UInt16))
        MsgBox(result)
    End Sub
End Module

К моему удивлению, использование Marshal кажется более эффективным, чем использование Math, исходя из статистики, которую я получил

4 seconds of v1 yielded: 2358173 conversions
4 seconds of v2 yielded: 4069878 conversions

из теста:

Imports System.Runtime.InteropServices

Module Module1
    Function v1(given As Int16) As UInt16
        Dim buffer As IntPtr = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(given))
        Marshal.StructureToPtr(given, buffer, False)
        Dim result As UInt16 = Marshal.PtrToStructure(buffer, GetType(UInt16))
        v1 = result
    End Function

    Function v2(given As Int16) As UInt16
        If given < 0 Then
            given = (Not given) + 1
        End If
        v2 = given
    End Function


    Sub Main()
        Dim total0 As Integer
        Dim total1 As Integer
        Dim t0 As DateTime = DateTime.Now()
        While ((DateTime.Now() - t0).TotalSeconds() < 4)
            v1(-Rnd() * Int16.MaxValue)
            total0 = total0 + 1
        End While

        Console.WriteLine("4 seconds of v1 yielded: " & total0 & " conversions")
        t0 = DateTime.Now()
        While ((DateTime.Now() - t0).TotalSeconds() < 4)
            v2(-Rnd() * Int16.MaxValue)
            total1 = total1 + 1
        End While
        Console.WriteLine("4 seconds of v2 yielded: " & total1 & " conversions")

        Console.ReadKey()
    End Sub

End Module

Еще более странный подход Маршала кажется столь же эффективным, как и в стиле С#. При первом запуске маршал был медленнее, а во втором - маршал быстрее. Это результат второго запуска

4 seconds of v1 yielded: 1503403 conversions
4 seconds of v2 yielded: 1240585 conversions
4 seconds of v3 yielded: 1592731 conversions

используя этот код

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    static DateTime startTime = DateTime.Now;        

    static double time {
        get {
            return (DateTime.Now - startTime).TotalMilliseconds;
        }
    }
    static ushort v1(short given) {
        if (given > 0) {
            return (ushort)given;
        }
        return (ushort)(~given + 1);
    }    

    static ushort v2(short given) {
        var buffer = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(given));
        Marshal.StructureToPtr(given, buffer, false);
        ushort result = (ushort)Marshal.PtrToStructure(buffer, typeof(ushort));
        return result;
    }

    static ushort v3(short given)
    {
        return (ushort)given;
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        int total0 = 0;
        int total1 = 0;
        int total2 = 0;
        double t0;

        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v1((short)(-new Random().NextDouble() * Int16.MaxValue));
            ++total0;
        }

        Console.WriteLine("4 seconds of v1 yielded: " + total0 + " conversions");

        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v2((short)(-new Random().NextDouble() * Int16.MaxValue));
            ++total1;
        }
        Console.WriteLine("4 seconds of v2 yielded: " + total1 + " conversions");


        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v3((short)(-new Random().NextDouble() * Int16.MaxValue));
            ++total2;
        }
        Console.WriteLine("4 seconds of v3 yielded: " + total2 + " conversions");


        Console.ReadKey();
    }
}

Теперь, чтобы ввести короля;

// ConsoleApplication3.cpp : main project file.

#include "stdafx.h"

using namespace System;
using namespace System::Runtime::InteropServices;

unsigned __int16 v4(__int16 given) {
    return (unsigned __int16)given;
}

public ref class Program
{
public:
    static DateTime startTime = DateTime::Now;

    static property double time {
        double get() {
            return (DateTime::Now - startTime).TotalMilliseconds;
        }
    }

    static UInt16 v1(Int16 given) {
        if (given > 0) {
            return given;
        }
        return (UInt16)(~given + 1);
    }    

    static UInt16 v2(Int16 given) {
        IntPtr buffer = Marshal::AllocCoTaskMem(Marshal::SizeOf(given));
        Marshal::StructureToPtr(given, buffer, false);
        Type ^t = UInt16::typeid;
        UInt16 result = (UInt16)Marshal::PtrToStructure(buffer, t);
        return result;
    }

    static UInt16 v3(Int16 given)
    {
        return (UInt16)given;
    }

    typedef String ^string;
    static void _Main(array<string> ^args)
    {
        int total0 = 0;
        int total1 = 0;
        int total2 = 0;
        int total3 = 0;
        double t0;

        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            Double d = (gcnew Random())->NextDouble();
            v1((short)(-d * Int16::MaxValue));
            ++total0;
        }

        Console::WriteLine("4 seconds of v1 yielded: " + total0 + " conversions");

        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v2((short)(-((gcnew Random())->NextDouble()) * Int16::MaxValue));
            ++total1;
        }
        Console::WriteLine("4 seconds of v2 yielded: " + total1 + " conversions");


        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v3((short)(-((gcnew Random())->NextDouble()) * Int16::MaxValue));
            ++total2;
        }
        Console::WriteLine("4 seconds of v3 yielded: " + total2 + " conversions");

        t0 = time;
        while (time - t0 < 4000) {
            v4((short)(-((gcnew Random())->NextDouble()) * Int16::MaxValue));
            ++total3;
        }
        Console::WriteLine("4 seconds of v4 yielded: " + total3 + " conversions");


        Console::ReadKey();
    }
};


int main(array<System::String ^> ^args)
{
    Program::_Main(args);
    return 0;
}

ну, результаты довольно интересные

4 seconds of v1 yielded: 1417901 conversions
4 seconds of v2 yielded: 967417 conversions
4 seconds of v3 yielded: 1624141 conversions
4 seconds of v4 yielded: 1627827 conversions

Ответ 8

Некромантия.
В дополнение к ответу Марка Гравелла, если вам интересно, как это сделать в голове:

Обычно вы можете записать его как:

<unsigned_type> value = unchecked(<unsigned_type>.MaxValue + your_minus_value + 1);

Из-за проверки типов код выглядит следующим образом:

public uint int2uint(int a)
{
    int sign = Math.Sign(a);
    uint val = (uint) Math.Abs(a);

    uint unsignedValue;
    if(sign > 0) // +a
        unsignedValue = unchecked(UInt32.MaxValue + val + 1);
    else // -a, a=0
        unsignedValue = unchecked(UInt32.MaxValue - val + 1);

    return unsignedValue;
}

И тогда, если вы хотите сделать это в голове, вы можете сделать это следующим образом:

BigInt mentalResult= <unsigned_type>.MaxValue + your_value;
mentalResult = mentalResult % <unsigned_type>.MaxValue;
if (your_value < 0) // your_value is a minus value
    mentalResult++;

// mentalResult is now the value you search

Ответ 9

Если вам нужно делать это часто, вы можете создать такие методы расширения:

Imports System.Runtime.CompilerServices

Module SignConversionExtensions

    <StructLayout(LayoutKind.Explicit)> _
    Private Structure Union
        <FieldOffset(0)> Public Int16 As Int16
        <FieldOffset(0)> Public UInt16 As UInt16
    End Structure

    <Extension()> Public Function ToSigned(ByVal n As UInt16) As Int16
        Return New Union() With {.UInt16 = n}.Int16
    End Function

    <Extension()> Public Function ToUnsigned(ByVal n As Int16) As UInt16
        Return New Union() With {.Int16 = n}.UInt16
    End Function

End Module

Это делает преобразования со знаком без знака очень простыми:

Dim x As UShort = UShort.MaxValue  ' unsigned x = 0xFFFF (65535)
Dim y As Short = x.ToSigned        ' signed y = 0xFFFF (-1)

Ответ 10

В этом примере ниже ответ Марка Гравелла расширен, чтобы продемонстрировать полезность в VB:

<System.Runtime.InteropServices.StructLayout(Runtime.InteropServices.LayoutKind.Explicit)>
Structure vbUnion16
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)>
    Public UnSigned16 As UInt16
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)>
    Public Signed16 As Int16
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)>
    Public High8 As Byte
    <System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(1)>
    Public Low8 As Byte
End Structure

Концептуально это отличается от "преобразования" типов переменных. Скорее, метод продемонстрировал сохранение сущности. В то же время доступны различные способы доступа к различным частям в нем.

Поскольку операция "осуществляет доступ", а не "конвертирует", она очень быстрая, экономная и эффективная (см. Комментарии участников к сообщению Марка).

Endianess обрабатывается компилятором.

Ответ 11

Не знаю VB, но я ожидаю, что он похож на С#, как на .NET-код. В С# вы можете просто использовать тип cast:

UInt16 ui = 65000;
Int16   i = (Int16)ui;

Готово.