无符号整数实现——将C#移植到Java

我正在将数千行加密C#函数移植到一个Java项目中。C代码广泛使用无符号值和位运算

我知道支持无符号值所需的Java变通方法。然而，如果有无符号32位整数和64位整数的实现，我可以将它们放入代码中，这将更加方便。请链接到这样一个库

快速谷歌查询揭示了商业应用程序的几个组成部分：

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这是一种语言特性，而不是库特性，因此除非您更改语言本身，否则无法扩展Java以支持此功能，在这种情况下，您需要制作自己的编译器
但是，如果您需要无符号右移，Java支持

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运算符，它的工作原理与无符号类型的

>

运算符类似
但是，您可以创建自己的方法来对有符号类型执行算术，就像它们是无符号的一样；这应该有效，例如：

static int multiplyUnsigned(int a, int b)
{
    final bool highBitA = a < 0,    highBitB = b < 0;
    final long a2 = a & ~(1 << 31), b2 = b & ~(1 << 31);
    final long result = (highBitA ? a2 | (1 << 31) : a2)
                      * (highBitB ? b2 | (1 << 31) : b2);
    return (int)result;
}

静态整数多重签名（整数a、整数b）
{
最终布尔高位a=a<0，高位b=b<0；
最终长a2=a&~（1当使用二的补码表示法时，有符号整数和无符号整数的运算基本相同，Java就是这么做的。这意味着，如果您有两个32位的字
a
和
b
，并且要计算它们的和
a+b
，那么无论你认为单词是有符号的或无符号的。这将对加法、减法和乘法适用。

必须了解签名的操作包括：


右移：有符号右移复制符号位，而无符号右移总是插入零。Java为无符号右移提供“
>
”运算符
除法：无符号除法不同于有符号除法。使用32位整数时，可以将值转换为64位
long
类型（“x&0xffffffffffl

”执行“无符号转换”技巧）
• 比较：如果要将

  a

  与

  b

  作为两个32位无符号字进行比较，则有两种标准习惯用法：

  if（（a+Integer.MIN_值）<（b+Integer.MIN_值））{…}

  if（（a&0xFFFFFFFFL）<（b&0xFFFFFFFFL））{…}

知道了这一点，签名的Java类型对于加密代码来说并不是一个大麻烦。我已经在Java中实现了许多加密原语，并且只要您理解您正在编写的内容，签名的类型就不是一个问题。例如，看看：这是一个开源库，它实现了许多加密哈希函数，包括Java代码非常无缝地使用了Java的签名类型（

int

，

long

…），而且工作简单
Java没有运算符重载，因此获取无符号类型的纯Java“解决方案”将涉及自定义类（例如链接到的

UInt64

类），这将意味着巨大的性能损失。您确实不想这样做

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从理论上讲，我们可以定义一种具有无符号类型的类Java语言，并实现一个为JVM生成字节码的编译器（在内部使用我上面详细介绍的移位、除法和比较技巧）。我不知道有任何可用的工具可以做到这一点；而且，正如我前面所说，Java的签名类型对于加密代码来说很好（换句话说，如果您在使用此类签名类型时遇到问题，那么我敢说您对安全实现加密代码了解不够，您应该避免这样做；相反，请使用现有的开源库）.
谢谢您的回复，但我非常了解
运算符。我真的希望能够在Java中实现和无符号整数对象，包括必要的运算符重载。商业项目的文档（如）给了我希望。我认为乘法函数返回的结果与“当设置高位时，将显示正确的结果。@Karl:Java不支持运算符重载。出于加密目的，对象将非常慢；您需要Java中不存在的原始无符号类型。@Ben:是的，您是对的；我编辑了它，这个应该可以。@Mehrdad:如果您有一个更宽的整数类型，您可以简单地执行<代码>长掩码=（1L顺便说一句，我忘了问：在这些库中，你到底在寻找什么样的功能，而这些功能是用类似于我下面所写的东西做不到的？@Mehrdad我对Java的误解也可能扭曲了我的假设。我可能会接受Thomas Pornin关于整合通用技术的回答，尽管它们是这正是我试图避免的。老实说，位运算中没有多少“专业知识”；你真的可以自己做。但是，以什么方式聪明呢？如果你指的是速度，那是一件事，但除此之外，我认为问题在于正确性，而不是聪明。（而且，如果你觉得托马斯的回答更有用，那么你当然会接受他的回答！：）

static int multiplyUnsigned(int a, int b)
{
    final long mask = (1L << 32) - 1;
    return (int)((a & mask) * (b & mask));
}