大概在06年，我看到了一本書,叫做<<深入Java虛擬機>>。

在周志明那本神書《深入理解Java虛擬機》出來之前，這本書應該是唯一一本講JVM的書， 對Java class文件格式，執行引擎講得特別詳細。

我看了一遍看完了以后就“熱血沸騰”：原來Java 的class 文件格式是這樣的啊！也許我也可以寫一個JVM了！

于是我就開始琢磨， 先寫程序去解析.class文件， 然后寫一個小的執行引擎，去執行那些字節碼。?

作為第一步，我要寫個小程序去讀取硬盤上的.class文件，然后看看它的頭四個字節是不是著名的魔數：“CAFE BABE”

第一個字節實際的輸出結果讓我大跌眼鏡：?-54 ！

這是怎么回事呢？說好的CA呢？

這個問題讓我想了很久，后來終于想明白了，CA 是16進制字符，變成二進制就是 1100 1010 ， Java內部使用補碼表示數字的，把1100 1010看作二進制補碼，它對應的十進制可不就是-54嘛！

原來都是補碼惹的禍！

那計算機為什么用補碼呢？一個重要的原因就是簡化電路的設計：把整數的加減法統統變成加法來運算。

比如一個4位的計算機，能表示的數字是 0 ~ 15?

在做加法的時候非常簡單：?

8+3（十進制） = 1000 + 0011 = 1011 = 11 （十進制）

我們可以設計一套簡單的數字電路（與門，或門等）來實現這個加法運算。?

但是減法怎么辦呢？難道再設計另外一套電路？這就浪費了。

于是人們就引入一個‘補數?'的概念， 例如 3的補數 是 13， 4的補數是12， ?5 的補數是11......

當你計算7減去3 的時候， 可以變成 7加上3 的補數， 即 7 + 13 ：?

7-3 = 0111- 0011 （二進制3） = 0111 + 1101（二進制13） = 10100 ?

10101已經是5位了，溢出了， 去掉最高位是 0100 ，就是十進制4 了。?

那二進制的“補數”怎么得出呢？人們想出了一個異常簡單， 又特別適合計算機電路的算法，?對二進制數的所有位取反， 然后加1：

3 -> 0011 -> 1100 (取反) -> 1101 （加1）

這種方法是不是很神奇？只用一套加法電路和補碼電路就可以高效地實現加法和減法了。?

等等，負數怎么辦？我們手寫的時候，可以在一個數前加個負號， 就可以表示，但是對計算機來說，它必須得用某一位來表達正負，比如用這種方法：

最高位的0 表示整數，1 表示負數。?

真正有效的數字只剩下3位了， 正數的范圍是從1 到7 ，負數的范圍從 -1到-7 ，不過這里出現了兩個零！一個正0 ， 一個負0 ， 這肯定不好！

改進一下，把那個負0 認為是-8吧，這樣還能多表示一個數字！

這樣，數字的范圍變成了從[-8 ,7]? 。?

推廣一下，在編程語言中，對于n位整數，它的取值范圍是[-2^(n-1) ~ 2^(n-1) - 1] ?，正數要比負數少一個。?

但是之前的減法變加法的規則還能用嗎？我們試試：

7-4 ?= 7+(-4) =?0111 +1100 = 10011 -> 0011 (舍掉最高位) = 3， 正確！

4-7 = 4+(-7) = 0100 + 1001 = 1101 = -3 ?，正確！

注意，用這種辦法，連符號位都參與了運算。?

總結一下，?在計算機內部，是使用補碼來表示二進制數， 如果是一個正數， 補碼就是它本身， ?如果是個負數， 需要把除了符號位之外的二進制數進行取反加一的操作。?

回到我們開頭的問題， 如何正確地把第一個字節變成16進制字符串“CA”，然后展示出來呢？用這個函數就可以了：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的传说中的CAFEBABE到底在哪儿？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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