从double类型向byte类型的强制转换是如何工作的？

Question

我有一段代码，其中类型转换返回的值与较大的值相差很大。

static void Main(string[] args)
{
    double a = 345.09;
    byte c = (byte) a;
    Console.WriteLine(c);
    Console.ReadLine();
}

这将返回值为89。这背后的原因是什么？

- Ankit Shah

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请注意：345-256=89。 - Sweeper

一个字节只能包含256个值。之后，它会再次从0开始计数。其余部分基本上会“溢出”。 - Franz Gleichmann

请参阅整数数字类型 | 安全执行窄化数字转换。 - user12031933

这个回答解决了你的问题吗？如何在C#中将uint转换为int？ - user12031933

Answer 1

发生的情况是，当你将数字转换时，只有最后8位被取出。让我通过使用整数举个例子来解释。我使用整数是为了简单起见，因为如果你将double转换为非浮点数表示，小数部分无论如何都会被舍弃。

首先，我们看一下数字345的二进制表示：

string binaryInt = Convert.ToString(345, 2);
Console.WriteLine(binaryInt);

输出结果为：

1 0101 1001

现在我们只取最后8位，这是一个byte类型的大小：

string eightLastBits = binaryInt.Substring(binaryInt.Length-8);
Console.WriteLine(eightLastBits);

我们得到：

0101 1001

如果我们再次将其转换为byte，你会看到结果是89：

byte backAgain = Convert.ToByte(eightLastBits, 2);
Console.WriteLine(backAgain);

输出:

89

编辑:

正如InBetween指出的那样，int示例是真正的情况，也是在强制转换期间发生的。

查看将double转换为byte的实现:

/// <internalonly/>
byte IConvertible.ToByte(IFormatProvider provider) {
    return Convert.ToByte(m_value);
}

如果我们查看Convert.ToByte方法的实现：我们可以看到双精度浮点数首先被转换为整数：

public static byte ToByte(double value) {
    return ToByte(ToInt32(value));
}

- Mong Zhu

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我猜这就是 byte 类型长度范围的原因。二进制中的 255 等于 11111111（8 位数的最大值）。酷，今天我学到了一个新东西。每一天都是一个学校的日子。 - Prasad Telkikar

@PrasadTelkikar：没错。无符号字节（在C#中为byte）可以存储从0到255的数字，有符号字节（在.net中为SByte）可以使用二进制补码存储从-128到127的数字。 - Heinzi

一个完美的解释。学到了新东西。所有其他答案都有解释，但由于这个解释很深入，我会给予采纳答案的标记（这并不意味着其他答案是错误的）。 - Ankit Shah

+1. 使用 int 实际上并不是一个例子，它是真正发生的事情：(byte)a 在强制转换为 byte 之前调用了 a.ToInt32()，因此代码本质上是 (byte)(int)a。 - InBetween

@InBetween 好的，我做了一次编辑。你能看一下吗？ - Mong Zhu

Answer 2

Byte 的范围 是从 0 到 255，你之所以得到了 89 的结果，是因为一旦超过 255，它会重新从 0 开始计数。即

byte c = (byte) a;  //345 - 255  (consider `0` as well)
Console.WriteLine(c); // i.e. 89

字节数范围背后的原因：

byte 存储8位数据。将 0000 0000 和 1111 1111 （8位二进制数据）的值分别定义为 byte 变量的 Min 和 Max 值，因此在整数中它变成了 0 和 255

- Prasad Telkikar

Answer 3

请注意，这是为数不多的结果未指定的情况之一。

根据语言规范，省略不相关的情况：

对于从 float 或 double 转换为整数类型，处理取决于转换发生的溢出检查上下文（checked 和 unchecked 运算符）：

在 unchecked 上下文中，转换总是成功的，并按以下方式进行。

如果操作数的值为 NaN 或无穷大，则[...]

否则，将源操作数向零舍入到最接近的整数值。如果此整数值在目标类型的范围内，则[...]

否则，转换的结果是目标类型的未指定值 可以推测，实现只是在转换为最接近的整数值后剥离了更高的位，仅保留了最低有效的 8 位，因为那很可能是此时最方便的事情。但请注意，根据此规范，对于此转换，0 与 89 一样有效。

- Sweeper