java解惑之表达式之谜(谜题6)

谜题6：多重转型
当程序连续使用多个转型时，会发生什么呢？看下面示例代码：
public class Multicast{
public static void main(String[] args){
System.out.println((int)(char)(byte) -1);
}
}
转换的顺序是从开始的int数值转为byte，再转为char，最后又转回int。那么最后打印的结果会是原来的-1么？当执行程序后就会发现，打印的是65535。从第一次转换开始，数值从32位变窄为8位，再扩宽为16，最后又扩宽为32位，但结果却不是原来的数值，这是为什么呢？
我们对三个转型一次做解析：从int到byte的转型执行了一个窄化原生类型的转换，直接将除低8位之外的所有位全部砍掉(java使用了基于2的补码的二进制运算，因此int类型的数值-1的所有32位都是置位的)。这次转换后，数值仍旧是-1；在byte到char的转型中，因为byte是有符号类型，而char是无符号类型。这时，转型是扩宽的，所以数值是能正确转型的，但却不能用char来表示一个负的byte数值。因为，从byte到char的转换不是一个扩宽原生类型转换，而是一个扩宽并窄化原生类型的转换(即先从byte先转换成int，再从int转换成char)。对于这种转型，有一条简单的规则来对其进行描述：如果最初的数值类型是有符号的，那么就执行符号扩展；如果它是char，那么不管它将要被转换成什么类型，都执行零扩展。所以，当数值-1从byte转换成char时，会发生符号扩展。作为结果的char数值的16位就都被置位了，因此它等于2^16-1，即65535，最后打印出的数值也正是这个。
因此，如果你在将一个char数值c转型为一个宽度更宽的类型，并且不希望有符号扩展，那么清晰表达意图，可以考虑使用一个位掩码，即使它并不是必需的： int i = c & 0xffff;或者写一句注释来描述转型的行为。
如果你在将一个char数值转型为一个宽度更宽的整型，并且希望有符号扩展，那么就先将char转型为一个short，它与char具有同样的宽度，但是它是有符号的，并写好注释；
如果你在将一个byte数值b转型为一个char，并且不希望有符号扩展，那么必需使用一个位掩码来限制它，这是一种通用做法，不需要任何注释： char c = (char) (b & 0xff);
如果你在将一个byte数值转换为char，并且希望有符号扩展，也应该写一条注释来进行说明、
总的来说，如果你通过观察不能确定程序将要做什么，那么它做的就很可能不是你想要的。所以我们就应该把自己的意图表达清楚，来避免犯错。