深入理解Go语言中负数十六进制表示与二补数转换

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

// toTwosComplementHex 将有符号整数转换为指定位宽的二补数十六进制字符串。
//
// 参数:
//   val int64: 待转换的有符号整数。
//   bitWidth int: 目标位宽（例如 8, 16, 32, 64）。
//
// 返回:
//   string: 表示二补数的十六进制字符串。
//           如果位宽无效，则返回错误信息。
func toTwosComplementHex(val int64, bitWidth int) string {
    if bitWidth <= 0 || bitWidth > 64 {
        return fmt.Sprintf("Error: Invalid bit width %d. Must be between 1 and 64.", bitWidth)
    }

    // 创建一个与目标位宽匹配的掩码。
    // 例如，如果 bitWidth = 8，掩码为 (1 << 8) - 1 = 255 (0xFF)。
    var mask uint64 = (1 << bitWidth) - 1

    // 将有符号值转换为无符号值，并应用掩码。
    // 这一步有效地实现了二补数转换：
    // 对于正数，结果保持不变（在位宽范围内）。
    // 对于负数，它会生成其在指定位宽下的二补数位模式。
    // 例如：
    //   int64(-1) & 0xFF  -> uint64(255)
    //   int64(-2) & 0xFF  -> uint64(254)
    //   int64(1)  & 0xFF  -> uint64(1)
    unsignedVal := uint64(val) & mask

    // 使用 fmt.Sprintf 格式化为大写十六进制字符串。
    // 如果需要前导零以达到特定长度，可以使用 fmt.Sprintf("%0*X", bitWidth/4, unsignedVal)。
    // 例如，对于8位，"%02X" 会确保两位输出。
    return fmt.Sprintf("%X", unsignedVal)
}

func main() {
    // 示例：8位有符号字节
    fmt.Println("--- 8-bit Signed Byte Examples ---")
    fmt.Printf("-1 (8-bit)  -> %s (Expected: FF)\n", toTwosComplementHex(-1, 8))
    fmt.Printf("-2 (8-bit)  -> %s (Expected: FE)\n", toTwosComplementHex(-2, 8))
    fmt.Printf("127 (8-bit) -> %s (Expected: 7F)\n", toTwosComplementHex(127, 8))
    fmt.Printf("0 (8-bit)   -> %s (Expected: 0)\n", toTwosComplementHex(0, 8))
    fmt.Printf("1 (8-bit)   -> %s (Expected: 1)\n", toTwosComplementHex(1, 8))

    // 示例：16位有符号短整型
    fmt.Println("\n--- 16-bit Signed Short Examples ---")
    fmt.Printf("-1 (16-bit) -> %s (Expected: FFFF)\n", toTwosComplementHex(-1, 16))
    fmt.Printf("-2 (16-bit) -> %s (Expected: FFFE)\n", toTwosComplementHex(-2, 16))
    fmt.Printf("32767 (16-bit) -> %s (Expected: 7FFF)\n", toTwosComplementHex(32767, 16))

    // 示例：32位有符号整型
    fmt.Println("\n--- 32-bit Signed Int Examples ---")
    fmt.Printf("-1 (32-bit) -> %s (Expected: FFFFFFFF)\n", toTwosComplementHex(-1, 32))
    fmt.Printf("2147483647 (32-bit) -> %s (Expected: 7FFFFFFF)\n", toTwosComplementHex(2147483647, 32))

    // 示例：无效位宽
    fmt.Println("\n--- Invalid Bit Width Example ---")
    fmt.Println(toTwosComplementHex(-1, 0))
    fmt.Println(toTwosComplementHex(-1, 65))

    // 原始问题中的场景
    lbladdr := int64(-2) // 假设计算出的偏移是 -2
    offsetHex := toTwosComplementHex(lbladdr, 8) // 假设目标是8位字节
    fmt.Printf("\nOriginal scenario: lbladdr = %d, offsetHex = %s (Expected for 8-bit: FE)\n", lbladdr, offsetHex)

    lbladdr = int64(-1)
    offsetHex = toTwosComplementHex(lbladdr, 8)
    fmt.Printf("Original scenario: lbladdr = %d, offsetHex = %s (Expected for 8-bit: FF)\n", lbladdr, offsetHex)

    lbladdr = int64(5)
    offsetHex = toTwosComplementHex(lbladdr, 8)
    fmt.Printf("Original scenario: lbladdr = %d, offsetHex = %s (Expected for 8-bit: 5)\n", lbladdr, offsetHex)
}