为什么 Java 的 int 到 byte 转换会产生意外的负值？

Java 令人困惑的整数到字节的转换：理解无符号值

在使用 Java 基本类型时，开发人员经常遇到一个有趣的问题将整数 (int) 转换为字节 (byte) 时的行为。如下面的代码片段所示，将正整数转换为字节意外地会导致看似错误的负值：

int i = 132;
byte b = (byte) i;
System.out.println(b); // Output: -124

为什么这个简单代码的输出是 -124 而不是预期的 132？为了解开这个谜团，我们深入研究 Java 原始类型的复杂性以及有符号和无符号值的内部表示。

理解 Java 中的有符号和无符号类型

In Java 中，int、byte、short 和 long 等基本类型是有符号的，这意味着它们既可以表示正值，也可以表示负值。这些类型使用二进制补码表示法，其中最高有效位 (MSB) 确定数字的符号。如果MSB为0，则该数为正；

按位与的作用

为了解决混淆并揭示字节的真正无符号值，我们采用按位运算。具体来说，我们利用按位 AND 运算符（“&”）以及位掩码，通常用 0xff 表示。位掩码确保仅保留整数的低 8 位，从而有效地删除任何符号位。

byte signedByte = -1;
int unsignedByte = signedByte & 0xff;

System.out.println("Signed: " + signedByte + " Unsigned: " + unsignedByte); // Output: Signed: -1 Unsigned: 255

通过屏蔽高位，我们隔离了字节的原始无符号值，揭示了它是确实是一个正值（在本例中为 255）。

转换的影响

当 Java 将 int 转换为 byte 时，它​​会截断最左边的 24 位，留下仅低 8 位。这些剩余位的解释取决于符号位的存在。如果符号位为 1（负数），Java 假定该值为负数并翻转剩余的 7 位。但是，如果符号位为 0（正数），则其余位将被读取为无符号值。

结论

通过了解 Java 基本类型的有符号性质以及位掩码的作用，我们可以揭开将整数转换为字节时观察到的看似奇怪的行为的神秘面纱。这些知识使开发人员能够精确地操作和解释数据，确保他们的 Java 代码按预期执行。

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