为什么在Java中无法将float[]转换为double[]？

Question

我正在使用一个返回二维 float 数组作为结果的 API。我想使用流 API 中的 flatMap 方法来处理这些数据，但是我需要将 double 数组的数组传递给它的方法。我尝试通过将 float[][] 强制转换为 double[][] 来解决这个问题，但是即使使用 float[] 也不能成功。以下是 JShell 会话转储：

-> new float[] {1.02f, 4.32f, 65.4f}
  Expression value is: [F@2b98378d
    assigned to temporary variable $1 of type float[]

-> double[] arrayOfDoubles = (double[]) $1
  Error:
  incompatible types: float[] cannot be converted to double[]
  double[] arrayOfDoubles = (double[]) $1;

所以，我的问题是：为什么我们不能将`float[]`转换为`double[]`，而从`float`转换为`double`却是合法的呢？

- szymon

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思考在进行数据类型转换时需要发生什么，并了解每种数据类型在内存中的存储方式。 - Mysticial

你为什么一开始就要使用浮点数？ - RealSkeptic

Answer 1

如果你把一个 float[] 数组的内存空间当作 double[] 数组来看待，那么数组中的偏移量就会全部错误。因此，当你查看 double #1 时，你将会看到 float #1 和 float #2 的一部分。这就是为什么你需要转换而不仅仅是强制类型转换。

换句话说，Java 语言规范没有提供这样的转换形式的强制类型转换语法。

回到你最初的问题，以下是来自 Brian Goetz 的绝佳技巧：

DoubleStream ds = IntStream.range(0, floatArray.length)
                       .mapToDouble(i -> floatArray[i]);

最后，通过上述技巧，这是您的flatMap DoubleStream：

DoubleStream ds = Arrays.stream(float2dArray)
        .flatMapToDouble(floatArray -> IntStream.range(0, floatArray.length)
                .mapToDouble(i -> floatArray[i]));

- Patrick Parker

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有没有特定的原因要使用带有数组访问器的IntStream.range而不是Arrays.stream？如果我没记错，它还为原始流提供了重载。 - Wietlol

@Wietlol 你可以流式传输 float[][]，因为每个 float[] 都是一个对象，所以它可以使用 Object[] 的重载方法。然而，你不能流传输 float[]，因为该签名没有重载方法！有关该部分的详细信息，请查看 Brian 的链接回答（点击他的上面的名称）。 - Patrick Parker

啊，他们只为float[]添加了Arrays.stream，而没有为int、long和double添加。有道理...我的意思是要做范围。 - Wietlol

Answer 2

数组是引用类型，即使是具有原始元素的数组也是如此。

将引用类型强制转换实际上并不会对基础对象做任何事情：它只是告诉编译器“相信我，我知道比你更多的类型信息：这个指向 Foo 的引用可以安全地视为指向 Bar 的引用”。

除非编译器可以证明强制转换是不安全的，否则它会信任你并允许你这样做；程序员需要检查它是否安全，否则就会在运行时面临 ClassCastException。

因此，将 float[] 强制转换为 double[] 不会改变基础对象，它只是改变了编译器允许您对其进行的操作。

但是，一旦您可以将其视为 double[]，您就可以要求 JVM 将 double 分配给该数组的元素。 double 无法适应 float，因此有两种选择：

• 检查值是否在范围内，并进行强制转换。但是，这样会损失精度，并且可能很难调试；
• 或者，通过防止您将 float[] 分配给 double[] 来防止您首先陷入这种情况。

第二个选择更简单，这就是他们的选择。

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请注意，您可以通过通过 Object 进行强制转换来将 float[] 强制转换为 double[]：

float[] f = ...
double[] d = (double[]) (Object) f;

但是，如果f为空，这将在运行时失败。

- Andy Turner