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發(fā)表于 2007-01-21 12:00 |只看該作者 |倒序?yàn)g覽

謎題6：多重轉(zhuǎn)型
轉(zhuǎn)型被用來將一個(gè)數(shù)值從一種類型轉(zhuǎn)換到另一種類型。下面的程序連續(xù)使用了三個(gè)轉(zhuǎn)型。那么它到底會(huì)打印出什么呢？
public class Multicast{
      public static void main (String[] args){
            System.out.println((int)(char)(byte) -1);
      }
}
無論你怎樣分析這個(gè)程序，都會(huì)感到很迷惑。它以int數(shù)值-1開始，然后從int轉(zhuǎn)型為byte，之后轉(zhuǎn)型為char，最后轉(zhuǎn)型回int。第一個(gè)轉(zhuǎn)型將數(shù)值從32位窄化到了8位，第二個(gè)轉(zhuǎn)型將數(shù)值從8位拓寬到了16位，最后一個(gè)轉(zhuǎn)型又將數(shù)值從16位拓寬回了32位。這個(gè)數(shù)值最終是回到了起點(diǎn)嗎？如果你運(yùn)行該程序，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)不是。它打印出來的是65535，但是這是為什么呢？
該程序的行為緊密依賴于轉(zhuǎn)型的符號(hào)擴(kuò)展行為。Java使用了基于2的補(bǔ)碼的二進(jìn)制運(yùn)算，因此int類型的數(shù)值-1的所有32位都是置位的。從int到byte的轉(zhuǎn)型是很簡(jiǎn)單的，它執(zhí)行了一個(gè)窄化原始類型轉(zhuǎn)化（narrowing primitive conversion），直接將除低8位之外的所有位全部砍掉。這樣做留下的是一個(gè)8位都被置位了的byte，它仍舊表示-1。
從byte到char的轉(zhuǎn)型稍微麻煩一點(diǎn)，因?yàn)閎yte是一個(gè)有符號(hào)類型，而char是一個(gè)無符號(hào)類型。在將一個(gè)整數(shù)類型轉(zhuǎn)換成另一個(gè)寬度更寬的整數(shù)類型時(shí)，通常是可以保持其數(shù)值的，但是卻不可能將一個(gè)負(fù)的byte數(shù)值表示成一個(gè)char。因此，從byte到char的轉(zhuǎn)換被認(rèn)為不是一個(gè)拓寬原始類型的轉(zhuǎn)換，而是一個(gè)拓寬并窄化原始類型的轉(zhuǎn)換（widening and narrowing primitive conversion）：byte被轉(zhuǎn)換成了int，而這個(gè)int又被轉(zhuǎn)換成了char。
所有這些聽起來有點(diǎn)復(fù)雜，幸運(yùn)的是，有一條很簡(jiǎn)單的規(guī)則能夠描述從較窄的整型轉(zhuǎn)換成較寬的整型時(shí)的符號(hào)擴(kuò)展行為：如果最初的數(shù)值類型是有符號(hào)的，那么就執(zhí)行符號(hào)擴(kuò)展；如果它是char，那么不管它將要被轉(zhuǎn)換成什么類型，都執(zhí)行零擴(kuò)展。了解這條規(guī)則可以使我們很容易地解決這個(gè)謎題。
因?yàn)閎yte是一個(gè)有符號(hào)的類型，所以在將byte數(shù)值-1轉(zhuǎn)換成char時(shí)，會(huì)發(fā)生符號(hào)擴(kuò)展。作為結(jié)果的char數(shù)值的16個(gè)位就都被置位了，因此它等于216-1，即65535。從char到int的轉(zhuǎn)型也是一個(gè)拓寬原始類型轉(zhuǎn)換，所以這條規(guī)則告訴我們，它將執(zhí)行零擴(kuò)展而不是符號(hào)擴(kuò)展。作為結(jié)果的int數(shù)值也就成了65535，這正是程序打印出的結(jié)果。
盡管這條簡(jiǎn)單的規(guī)則描述了在有符號(hào)和無符號(hào)整型之間進(jìn)行拓寬原始類型時(shí)的符號(hào)擴(kuò)展行為，你最好還是不要編寫出依賴于它的程序。如果你正在執(zhí)行一個(gè)轉(zhuǎn)型到char或從char轉(zhuǎn)型的拓寬原始類型轉(zhuǎn)換，并且這個(gè)char是僅有的無符號(hào)整型，那么你最好將你的意圖明確地表達(dá)出來。
如果你在將一個(gè)char數(shù)值c轉(zhuǎn)型為一個(gè)寬度更寬的類型，并且你不希望有符號(hào)擴(kuò)展，那么為清晰表達(dá)意圖，可以考慮使用一個(gè)位掩碼，即使它并不是必需的：
int i = c & 0xffff;
或者，書寫一句注釋來描述轉(zhuǎn)換的行為：
int i = c; //不會(huì)執(zhí)行符號(hào)擴(kuò)展
如果你在將一個(gè)char數(shù)值c轉(zhuǎn)型為一個(gè)寬度更寬的整型，并且你希望有符號(hào)擴(kuò)展，那么就先將char轉(zhuǎn)型為一個(gè)short，它與char具有同樣的寬度，但是它是有符號(hào)的。在給出了這種細(xì)微的代碼之后，你應(yīng)該也為它書寫一句注釋：
int i = (short) c; //轉(zhuǎn)型將引起符號(hào)擴(kuò)展
如果你在將一個(gè)byte數(shù)值b轉(zhuǎn)型為一個(gè)char，并且你不希望有符號(hào)擴(kuò)展，那么你必須使用一個(gè)位掩碼來限制它。這是一種通用做法，所以不需要任何注釋：
char c = (char) (b & 0xff);
這個(gè)教訓(xùn)很簡(jiǎn)單：如果你通過觀察不能確定程序?qū)⒁鍪裁矗敲此龅木秃苡锌赡懿皇悄阆胍摹?/i>要為明白清晰地表達(dá)你的意圖而努力。盡管有這么一條簡(jiǎn)單的規(guī)則，描述了涉及有符號(hào)和無符號(hào)整型拓寬轉(zhuǎn)換的符號(hào)擴(kuò)展行為，但是大多數(shù)程序員都不知道它。如果你的程序依賴于它，那么你就應(yīng)該把你的意圖表達(dá)清楚。

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