為什麼 Java 的 int 到 byte 轉換會產生意外的負值？

Java 令人困惑的整數到位元組的轉換：理解無符號值

在使用Java 基本類型時，開發人員經常遇到一個有趣的問題將整數(int) 轉換為位元組(byte) 時的行為。如下面的程式碼片段所示，將正整數轉換為位元組意外地會導致看似錯誤的負值：

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

為什麼這個簡單程式碼的輸出是 -124 而不是預期的 132？為了解開這個謎團，我們深入研究 Java 原始類型的複雜性以及有符號和無符號值的內部表示。

理解Java 中的有符號和無符號類型

In Java 中，int、byte、short 和long 等基本類型是有符號的，這意味著它們既可以表示正值，也可以表示負值。這些類型使用二進制補碼表示法，其中最高有效位元 (MSB) 確定數字的符號。如果MSB為0，則該數為正；

位元與的作用

為了解決混淆並揭示位元組的真正無符號值，我們採用按位運算。具體來說，我們利用位元 AND 運算子（“&”）以及位元掩碼，通常用 0xff 表示。位元遮罩可確保僅保留整數的低 8 位，從而有效地刪除任何符號位。

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

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

透過屏蔽高位，我們隔離了位元組的原始無符號值，揭示了它是確實是一個正值（在本例中為 255）。

轉換的影響

當 Java 將 int 轉換為 byte 時，它會截斷最左邊的 24 位，留下僅低 8 位。這些剩餘位的解釋取決於符號位的存在。如果符號位元為 1（負數），Java 假定該值為負數並翻轉剩餘的 7 位元。但是，如果符號位元為 0（正數），則其餘位元將被讀取為無符號值。

結論

透過了解Java 基本類型的有符號性質以及位元遮罩的作用，我們可以揭開將整數轉換為位元組時觀察到的看似奇怪的行為的神秘面紗。這些知識使開發人員能夠精確地操作和解釋數據，確保他們的 Java 程式碼按預期執行。

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