为啥字节和短除法会在 Java 中产生 int？

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥字节和短除法会在 Java 中产生 int？

【英文标题】：Why byte and short division results in int in Java?为什么字节和短除法会在 Java 中产生 int？

【发布时间】：2016-12-08 08:03:32

【问题描述】：

在 Java 中，如果我们将bytes、shorts 或ints 相除，我们总是得到int。如果其中一个操作数是long，我们将得到long。

我的问题是 - 为什么 byte 或 short 除法不会导致 byte 或 short？为什么总是int？

显然，我不是在寻找“因为 JLS 这么说”的答案，而是在询问 Java 语言中此设计决策的技术原理。

考虑这个代码示例：

    byte byteA = 127;
    byte byteB = -128;
    short shortA = 32767;
    short shortB = -32768;
    int intA = 2147483647;
    int intB = - -2147483648;
    long longA = 9223372036854775807L;
    long longB = -9223372036854775808L;


    int byteAByteB = byteA/byteB;
    int byteAShortB = byteA/shortB;
    int byteAIntB = byteA/intB;
    long byteALongB = byteA/longB;

    int shortAByteB = shortA/byteB;
    int shortAShortB = shortA/shortB;
    int shortAIntB = shortA/intB;
    long shortALongB = shortA/longB;

    int intAByteB = intA/byteB;
    int intAShortB = intA/shortB;
    int intAIntB = intA/intB;
    long intALongB = intA/longB;

    long longAByteB = longA/byteB;
    long longAShortB = longA/shortB;
    long longAIntB = longA/intB;
    long longALongB = longA/longB;

byteA 除以byteB 只能是一个字节，不是吗？ 那么为什么byteAByteB 必须是int？为什么shortALongB 不能是short？ 为什么intALongB 必须是long，结果总是适合int，不是吗？

更新

正如@Eran 指出的那样，(byte)-128/(byte)-1 导致128 不适合byte。但是那为什么不short呢？

更新 2

接下来，正如@Eran（再次）指出的那样，(int) -2147483648 / (int) -1 也不适合int，但结果仍然是int，而不是long。

【问题讨论】：

理由不是技术性的，我很确定。

该规则在任何类 C 语言中都是相同的。此外，JVM 是用 C 和 C++ 编写的，因此它遵循相同的规则Why are integer types promoted during addition in C?

【参考方案1】：

byteA 除以 byteB 只能是一个字节，不是吗？

它可以不是字节：

byteA = -128;
byteB = -1;
int div = byteA/byteB; // == 128, not a byte

【讨论】：

点了。那为什么不short呢？

not a byte .. 在 Java 中因为它没有无符号的概念 .. 128 在其他支持无符号的语言中仍然只是一个字节 (char)

请注意，char 是 Java 中的 16 位 unsigned 类型。不错。

@lexicore 你明白了，我的例子在将 Integer.MIN_VALUE 除以 -1 时不起作用（你会得到一个 int 溢出，因为操作数不会被提升为 long） .

@Eran -2147483648/-1 结果为 -2147483648。凉爽的。打破了我今天的逻辑。

【参考方案2】：

主要原因是机器通常只有为其本机整数类型（和浮点数）添加指令。这就是为什么对于许多语言来说，算术表达式中使用最少的类型是int（通常是在某种程度上对应于基本机器整数类型的类型）。

例如，i386 规范说：

ADD 执行两个操作数（DEST 和 SRC）的整数加法。 加法的结果分配给第一个操作数（DEST）， 并相应地设置标志。当一个立即字节被添加到 一个字或双字操作数，立即值被符号扩展为 字或双字操作数的大小。

这意味着在内部任何字节值都被扩展为一个整数（或类似的）。毕竟这是合理的，因为处理器是 32/64 位，然后执行这些大小的任何算术。如果可以以字节为单位进行算术运算，这通常被认为没有用。

JVM 规范说（添加）你有：iadd、ladd、fadd、dadd。这只是反映了底层机器通常表现得这样的事实。任何其他选择都是可能的，但可能是以性能下降为代价的。

【参考方案3】：

我相信理由是简单的规则不会产生意外。结果总是两者中较宽的类型（最小为int），它不依赖于操作。

更好的方法可能是始终扩大+、*、-，除非明确（或可能隐含）缩小。即除非你使用强制转换，否则不要溢出或下溢。例如，/ 可以始终是 double 或 long 操作，除非强制转换。

但是 C 和 Java 不这样做。

简而言之，它有一个简单的规则来处理这个问题，无论好坏。

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在这里查看我的咆哮http://vanillajava.blogspot.co.uk/2015/02/inconsistent-operation-widen-rules-in.html

【讨论】：

你确定它是两者中较宽的类型吗？我的理解是，如果其中一个参数大于int，但如果两者都是ints 或更小，则结果始终是int。但我不是 Java 类型提升方面的专家。

至少虽然它没有在 Java 中引入大量 UB ;-)

@Bathsheba UB...？

未定义的行为。

在您的博文中：char * char isn't a meaningful operation even though it is allowed---我强烈反对。 char是Java中唯一的无符号整数类型，我们都应该学会爱和珍惜！

【参考方案4】：

我猜这是从 C 中采用的东西，可能是通过 C++。

在这些语言中，一个或多个参数总是升级为int，如果它们的类型比int 更窄。这发生在 表达式被计算之前。很多时候它会被忽视，因为结果操作被转换为它被分配的类型，如果没有副作用，编译器可能会优化所有中间步骤。

虽然在 Java 中并不太有害。 （在 C 和 C++ 中，它会发现你：两个大的 unsigned shorts 相乘会溢出 int，其行为是未定义。）

请注意，如果其中一个参数大于int，则表达式的类型是参数类型中最大的。

【参考方案5】：

当你定义一个字节类型的变量时，你在它对面输入的任何东西都应该是字节类型。

这意味着它只能是一个字节范围内的数字（-128 到 127）。

但是，当您输入 表达式 时，例如。 byteA/byteB 与输入 literal 不同，例如。数字 127。

这是 Java 的本质 - 整数 是用于整数的默认数据类型。

默认情况下，当您对 表达式 进行赋值时，Java 会将其转换为默认数据类型（整数），尽管表达式的结果可能是字节。

所以发生的情况是，当您定义一个字节并将表达式分配为该字节的值时，Java 需要将其转换为整数：

int byteAByteB = byteA / byteB;

但是，您可以通过强制转换分配的表达式来解决这个问题，从而使 Java 将其视为一个字节。

byte byteAByteB = (byte) (byteA / byteB);

这样你就告诉 Java 将其视为一个字节。 （也可以用short等来做）