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为什么在Java中进行byte和short的除法运算会得到int类型的结果？

javaintegerdivisioninteger-division
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在Java中，如果我们将byte、short或int相除，总是会得到一个int。如果操作数中有一个是long，则结果为long。
我的问题是——为什么byte或short的除法结果不是byte或short，而总是int？我问的是Java语言中这种设计决策的技术原理，而不是“因为JLS这样规定”。
请考虑以下代码示例：
    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的结果必定是一个字节，难道不是吗？那么为什么byteAByteB必须是一个int？为什么shortALongB不能是short呢？intALongB必须是long吗？结果总是适合int，不是吗？更新：正如@Eran指出的那样，(byte)-128/(byte)-1的结果是128，而这个值无法放入一个byte中。但是为什么不是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。
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理由并不是技术上的问题，我非常确定。 - Marko Topolnik
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。为什么在C语言中进行加法时会提升整数类型？ - phuclv
5个回答
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byteA除以byteB只能得到一个字节，对吗？

实际上可以得到不止一个字节：

byteA = -128;
byteB = -1;
int div = byteA/byteB; // == 128, not a byte
明白了。那为什么不用 short 呢？ - lexicore
在Java中，“not a byte”是因为它没有无符号的概念。而在其他支持无符号的语言中，即使是128，仍然只是一个字节（“char”）。 - txtechhelp
请注意，在Java中，char是一个16位的无符号类型。不错。 - Bathsheba
@lexicore 你说得对，当将Integer.MIN_VALUE除以-1时，我的示例无法正常工作（由于操作数不会提升为long，因此会导致int溢出）。 - Eran
@Eran -2147483648/-1 的结果是 -2147483648。太酷了。今天我的逻辑被打破了。 - lexicore
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主要原因是机器通常只有为其本地整数类型（和浮点数）添加指令。这就是为什么对于许多语言，算术表达式中最不常用的类型是 "int"（通常与基本机器整数类型在某种程度上相对应的类型）。
例如，i386规范如下：
ADD 对两个操作数（DEST 和 SRC）执行整数加法。 将加法的结果分配给第一个操作数（DEST），并相应地设置标志。 当立即字节添加到字或双字操作数时，将立即值符号扩展到字或双字操作数的大小。
这意味着任何字节值在内部都会被扩展为整数（或类似）。毕竟，处理器是32/64位，然后以这些大小执行任何算术运算。如果可以在字节中进行算术运算，这通常被认为没有用处。
JVM 规范说明（对于加法）你有：iadd、ladd、fadd、dadd。这只是反映底层机器通常的行为。其他选择也可能是可能的，但可能会牺牲性能。
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我猜这是从C语言中借鉴的，可能是通过C++实现的。

在这些语言中，如果参数类型比int更小，则始终将一个或多个参数提升为int。这发生在表达式被评估之前。通常情况下，由于生成的操作被转换为要分配的类型，而且如果没有副作用，编译器可能会优化掉所有中间步骤，因此很容易忽略这一点。

但在Java中，它并不太恶性。（在C和C ++中，它可能会让你感到困扰：两个大的unsigned short相乘可能会导致int溢出，其行为是未定义的。）

请注意，如果其中一个参数比int大，则表达式的类型是参数类型中最大的一个。

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我相信这样做的理由是简单规则造成最小惊奇。结果始终是两者中更宽的类型（最小值为int），不取决于操作。
更好的方法可能是总是扩大+，*，-，除非明确（或可以隐含地）缩小。即不要溢出或下溢，除非使用转换。例如，/始终可以是double或long操作，除非进行强制转换。
但C和因此Java没有这样做。
简而言之，它有一个简单的规则来处理这个问题，无论是好是坏。
参见我的抱怨这里。
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你确定这是两个参数类型中更宽的那个吗？我的理解是，如果其中一个参数大于 int，那么情况就是这样，但是如果两个参数都是 int 或更小，则结果始终为 int。但我不是 Java 类型提升方面的专家。 - Bathsheba
至少在Java中它不会引入大量未定义行为;-) - Bathsheba
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未定义行为。 - Bathsheba
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在你的博客文章中：“char * char虽然被允许，但并不是一种有意义的操作”---我强烈反对这种说法。char是Java中唯一的无符号整数类型，我们都应该学会喜欢和珍惜它！ - Marko Topolnik
@MarkoTopolnik char很有用，但是将其用于存储非字符可能会令人困惑。 - Peter Lawrey
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无论何时你定义一个byte类型的变量，你输入的内容都应该是byte类型。这意味着它只能是byte范围内的数字（-128到127）。
然而，当你输入一个表达式，例如byteA/byteB，这与输入字面值（例如数字127）不同。
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，当你给一个表达式赋值时，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byte的有效值。
因此，当你定义一个byte并将表达式作为该byte的值进行赋值时，Java将需要将其转换为整数：
int byteAByteB = byteA / byteB;

然而，您可以通过将分配的表达式强制转换为字节来绕过这一点，从而迫使Java将其视为字节。

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

这样做是告诉Java将其作为一个字节处理。(也可以使用short等方式完成。)
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