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Zur Entwicklung von Anwendungen nutze ich im Normalfall die Programmiersprache C#. In dieser gibt es sogenannte Signed und Unsigned-Datentypen. Im Deutschen würde man dazu vorzeichenbehaftete und vorzeichenlose Typen sagen. Bei einem vorzeichenbehafteten Typ wird die Hälfte des Wertebereiches für die Darstellung negativer Zahlen und die andere Hälfte für die Darstellung positiver Zahlen genutzt. Dies führt allerdings dazu das man die Hälfte des positiven Wertebereiches einbüßt. So gibt es für den UInt32 und den Int32 unter C# bzw. der CLR folgende Wertebereiche:

UInt32    0 bis 4.294.967.295
Int32    −2.147.483.648 bis 2.147.483.647

An dieser Stelle spielen vorzeichenlose Datentypen ihre Stärke aus, da sie über einen größeren Wertebereich für positive Zahlen verfügen – bei gleichem Speicherverbrauch. So ist die Nutzung vorzeichenloser Datentypen immer dann interessant, wenn man größere positive Zahlen speichern möchte. Wenn man sich nun die Datentypen bei Java anschaut, so wird man feststellen, das es unter Java keine vorzeichenlosen Typen (mit der Ausnahme des 16 Bit großen Typs char) gibt. Möchte man nun z.B. die Werte von 0 bis 255 speichern, was bei der Verarbeitung von Daten aus bestimmten Dateiformaten vorkommt, müsste man in Java hierfür einen short (16 Bit) anstatt eines byte (8 Bit) nutzen, da selbst das byte unter Java vorzeichenbehaftet ist und nur den Bereich von -128 bis 127 abbilden kann. Möchte man diesen zusätzlichen Speicherplatz nicht hergeben, so gibt es auch unter Java eine Möglichkeit größere Werte in einem byte zu speichern:

byte unsigned = (byte)200;
int value = (int)unsigned^-256;

In der ersten Zeile wird die Zahl 200 gecastet und der Variable unsigned zugewiesen. Das Bitmuster in der Variable entspricht dann der Zahl 200. Da der Typ allerdings als vorzeichenbehaftet interpretiert wird, würde ein:

System.out.println(unsigned);

zur Ausgabe der Zahl -56 führen. Möchten wir den Wert der Variable vorzeichenlos ermitteln, muss eine XOR-Operation mit -256 ausgeführt werden, welche schließlich zum Ergebnis 200 führt.

2 Kommentare

  1. Finde es immer spannend zu sehen, wie andere Entwickler ganz andere Schwerpunkte setzen. Als früherer Java- und heutiger Ruby-Entwickler ist es mir meist völlig egal, wie viel Platz ein Wert einnimmt. Hast du da einen konkreten Anwendungsfall wo solche Details notwendig sind oder ist das eher eine persönliche Optimierungsleidenschaft?

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    • Das ist z.B. dann interessant wenn man eine Klasse nimmt welche ein paar hunderttausend Mal instanziert wird (z.B. für die Speicherung von Punktdaten und dazugehörigen Werten – solche Daten kommen unter anderem aus Laserscannern). Dort macht es dann einen immensen Unterschied ob ich einen short oder doch nur ein byte nutze.

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