Разумевање битних операција: Зашто ЈаваСцрипт и Питхон дају различите резултате

Битне операције у ЈаваСцрипт-у против Питхон-а: шта треба да знате

Битове операције су кључни део програмирања ниског нивоа, често се користе у ситуацијама када је неопходна оптимизација перформанси. Међутим, програмери се могу суочити са неочекиваним понашањем приликом преноса кода са једног језика на други, посебно између ЈаваСцрипт-а и Питхон-а. Уобичајени проблем се јавља када се изводе исте операције по битовима на оба језика, а при томе се добијају различити резултати.

This discrepancy becomes evident when working with right-shift (>>Ово неслагање постаје евидентно када се ради са операцијама померања удесно (>>) и по битовима И (&). На пример, извршавање исте операције на броју 1728950959 на оба језика даје различите резултате. ЈаваСцрипт се враћа 186, док се Питхон враћа 178, иако се код на први поглед чини идентичним.

Корен проблема лежи у различитим начинима на које ови језици рукују бројевима, посебно у њиховом приступу бинарној аритметици и типовима података. Разумевање ових разлика је од суштинског значаја за реплицирање битних операција на језицима као што су ЈаваСцрипт и Питхон. Без овог знања, програмери се могу суочити са забуном, као што се види у примеру са којим тренутно радите.

У овом чланку ћемо истражити основне узроке ових разлика и водити вас кроз решење за постизање доследних резултата у ЈаваСцрипт-у и Питхон-у. Хајде да заронимо у специфичности овог фасцинантног проблема.

Истраживање кључних разлика у битским операцијама између ЈаваСцрипт-а и Питхон-а

У горњим скриптама смо истражили како ЈаваСцрипт и Питхон рукују битне операције differently, particularly when using the right-shift (>> другачије, посебно када се користе десни помак (>>) и битски И (&) оператори. У првом примеру ЈаваСцрипта, команда цонсоле.лог() исписује резултат операције 1728950959 >>1728950959 >> 8 & 255. Ово помера битове броја 1728950959 за осам места удесно, а затим врши побитно И са 255, чиме се изолује последњих 8 битова. Резултат је 186. Међутим, када се ова иста операција покуша у Питхон-у, враћа се 178. Ово неслагање настаје због начина на који сваки језик рукује целим бројевима, посебно потписаним 32-битним целим бројевима у ЈаваСцрипт-у.

У Питхон-у, цели бројеви су произвољне прецизности, што значи да могу расти у величини на основу системске меморије, док ЈаваСцрипт користи 32-битне потписане целе бројеве фиксне величине за бројеве. Ова фундаментална разлика је оно што узрокује да се Питхон-ов излаз разликује од ЈаваСцрипт-а. Да бисмо решили овај проблем, користили смо цтипес модул у Питхон-у, посебно у цтипес.ц_инт32() функцију, да емулира ЈаваСцрипт-ово 32-битно потписано целобројно понашање. Приморавајући Питхон да третира број као 32-битни потписани цео број, резултат постаје идентичан оном у ЈаваСцрипт-у (186). Овај приступ осигурава да се операција понаша на конзистентан начин на оба језика.

Такође смо истражили модуларно решење у Питхон-у, где је функција битвисе_схифт_анд() је створен. Ова функција омогућава унос броја, броја померања битова и маске у битовима (у овом случају, 255). Ова модуларност осигурава да се функција може поново користити за различите битне операције, чинећи код лакшим за одржавање и проширење. Валидација уноса је уграђена у функцију користећи исинстанце() како би се осигурало да се у операцију прослеђују само важећи цели бројеви. Овај метод не само да решава почетни проблем, већ и додаје флексибилност и руковање грешкама, чинећи скрипту робуснијом.

Поред ових приступа, обе скрипте укључују тестирање јединица за проверу исправности излаза у више окружења. Употреба тхе покушајте...осим блок у Питхон-у помаже у елегантном управљању грешкама, пружајући повратне информације ако се нецелобројне вредности прослеђују функцији. Овај приступ осигурава да скрипта неће неочекивано покварити и може се користити у већим апликацијама где се типови уноса могу разликовати. На страни ЈаваСцрипт-а, цонсоле.лог() користи се за проверу резултата, што олакшава отклањање грешака и верификацију исправности битних операција.

// JavaScript: Replicating the issue
console.log(1728950959 >> 8 & 255); // Outputs 186 in JavaScript

// Explanation:
// JavaScript uses 32-bit signed integers, and the right-shift operation shifts the bits.
// The '&' operator masks the last 8 bits of the shifted value, hence 186 is the result.

// Backend Python example showing the issue
print(1728950959 >> 8 & 255) # Outputs 178 in Python

# Explanation:
# Python handles integers differently; it has arbitrary precision.
# This leads to a different result due to how it handles shifts and bitwise operations.

# Python: Emulating 32-bit signed integers with ctypes library
import ctypes

# Applying the 32-bit signed integer emulation
def emulate_js_shift(num):
    num = ctypes.c_int32(num).value  # Emulate 32-bit signed integer
    return (num >> 8) & 255

# Test case
print(emulate_js_shift(1728950959))  # Outputs 186, same as JavaScript

# Explanation:
# ctypes.c_int32 ensures that Python treats the number like a 32-bit signed integer.
# This approach matches JavaScript's behavior more closely.

# Python: Modular bitwise operation with optimized error handling
def bitwise_shift_and(num, shift, mask):
    if not isinstance(num, int) or not isinstance(shift, int):
        raise ValueError("Inputs must be integers")
    result = (num >> shift) & mask
    return result

# Test case
try:
    print(bitwise_shift_and(1728950959, 8, 255))  # Outputs 178
except ValueError as e:
    print(f"Error: {e}")

# This solution incorporates input validation and modular design, making it reusable.

Дубоко зароните у битове операције у различитим програмским језицима

Још један кључни фактор када се расправља о битским операцијама између ЈаваСцрипт-а и Питхон-а је начин на који сваки језик третира преливање и преливање целог броја. У ЈаваСцрипт-у, бројеви се чувају као 64-битне вредности са покретним зарезом, али се операције у битовима изводе на њима као 32-битни цели бројеви са предзнаком. То значи да се приликом извођења смена број прво конвертује у 32-битни предписани цео број, а сви битови изван овог опсега се одбацују, што доводи до потенцијалних проблема са преливањем или недостатком. Питхон, с друге стране, нема фиксни број битова за целе бројеве, што им омогућава да расту по потреби без изазивања преливања.

Поред тога, ЈаваСцрипт изворно не подржава непотписане 32-битне целе бројеве, што може изазвати забуну када се ради са бинарним бројевима који прелазе потписани опсег 32-битних целих бројева. Питхон, са својом способношћу да рукује произвољно великим целим бројевима, често може да произведе различите резултате у истим операцијама. Језик који одаберете за одређену апликацију може зависити од прецизности потребне за ваше прорачуне и начина на који желите да управљате величинама бројева. У случајевима када треба избећи преливање потписаног целог броја, Питхон-ово динамичко куцање може бити од предности.

Важно је напоменути да ЈаваСцрипт аутоматски приморава бројеве када примењује битне операције. Ако померате већи број или радите са флоат-овима, ЈаваСцрипт ће их прво приморати у 32-битне потписане целе бројеве. Ово је у супротности са Питхон-ом, где имате потпуну контролу над начином на који су бројеви представљени и како се њима манипулише. Разумевање ових фундаменталних разлика између два језика омогућава вам да пишете ефикаснији и предвидљивији код када радите са операцијама по битовима.