java为什么int变量在分配给字节变量时抛出错误，而不是int文本？

Question

我最近开始学习Java，不能仅仅理解该语言的一个特性

当我写下面的代码时，我没有得到任何错误（而且明智地说，我不应该这样做！）：

byte b = 10 * 2

但是，当我键入以下代码时，编译器会抛出一个错误：

int i = 10;
byte b = i * 2

当编译器可以对10 * 2执行检查以确保它小于byte的范围时，为什么它不能同时对i * 2执行检查并查看它是否小于byte的范围

它是否与位的低级表示有关，或者与内存有关

Answer 1

我对任何特定于Java的东西都没有把握，但任何现代编译器都会执行完全是常量的常量折叠到“折叠”表达式。也就是说，10*2倍于20倍，因此编译器将其视为键入byte b = 20;

对于编译器来说，尝试并优化变量是不实际的。尽管在您提供的示例中，查看并知道i是10相对简单，但如果编译器试图优化它并知道i是什么，那么它必须维护自己的符号表，并且本质上是一个解释器。由于java是一种预编译语言，这就违背了它的目的

详细说明：

编译器和解释器之间有区别。编译器接受源代码作为输入，并在后台编写机器代码。当机器代码运行时，将执行操作/执行/计算。Java是一种编译语言，所以它的编译器没有做太多计算，它只是编写可以在Java虚拟机上运行的机器代码。另一方面，Python是一种解释语言。运行python程序时，它不会尝试对i * 2进行任何类型转换，直到它实际计算i * 2

现在，有时编译器试图变得更智能，并内置了“优化”这意味着，他们不用编写执行某些操作的机器代码，而是用更少的指令编写机器代码，因为它知道它将是什么（因此编译器会进行一些计算来实现这一点）。在您的示例中，编译器不需要编写存储数字10的机器指令，而是存储数字2，将它们相乘，然后存储结果，而是将10和2相乘，然后编写一条机器指令来存储结果

当我们引入变量时，编译器就更难优化并弄清楚变量是什么。实际的编译程序（Java编译器）必须记住，i现在是一个包含数字10的变量。如果我们想要优化，只是为了知道我们可以将i*2分配给byte，这意味着编译器必须记住每一个整数变量，以防它在以后的表达式中被分配到一个字节——在这一点上，它真的不值得优化，因为编译器花费了额外的计算（额外的编译工作），而这并没有真正带来任何好处。符号表（如上所述）本质上是一个记住变量及其值的表

Answer 2

虽然计算结果确实适合这个特定情况下的一个字节，这肯定不会超出编译器对这段代码的想象，但是i已经被声明为int，因此我怀疑编译器将因此应用任何可能int的规则，对于任何可能的int，分配都不起作用

Answer 3

在java中，每当尝试执行算术表达式时，如果表达式包含任何类型的变量，java都会将该表达式的所有元素转换为该表达式中可用的最高数据类型

所以

当执行10*2时，两个操作数都是文本，不是变量，因此操作数和结果的数据类型也不会自动升级，除非结果超出数据类型的范围，这里是字节，而20完全在字节范围之下

但当你做i*2时，表达式由变量组成，其中i是int，结果是20，但是它的类型是int。因为操作数被自动提升为int，也就是说，当表达式被计算时，20将被提升为int，结果将是int，因为两个操作数都是int。并且int不能存储在字节中，即使它在其范围内。因为编译器会认为，如果在一个字节中存储int，就会丢失值

因此，在这种情况下，必须强制将其键入字节

byte b = (byte)(i*2);

试着运行这个你会惊讶的：

byte b = 10;
b = b * 2;

对此的解释仍然与上述相同

Answer 4

有些语言允许编译器自由地尽可能地智能化

但是Java不是这样一种语言。Java的一个目标是，您可以使用许多不同的编译器编译代码，每次都得到相同的结果，这样您就不必担心IDE、本地命令行编译器和生产构建系统是否都以相同的方式处理代码

那么编译器拒绝的原因是什么

int i = 10;
byte b = i * 2;

只有当所有编译器都被要求接受它时，它才能接受它；这意味着该规范必须指定编译器在编译时计算i值的确切条件范围。这将是一个复杂的混乱局面，每个编译器都必须完全正确

因此，相反，该规范以一种相当简单的方式定义常量表达式（请参见https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-15.html#jls-15.28），并且仅当右侧是相关类型范围内的常量表达式时，才允许隐式缩小转换（请参见https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-5.html#jls-5.2）

当然，您可以通过编写cast来解决这个问题，以便执行显式缩小转换：

int i = 10;
byte b = (byte)(i * 2);

但是编译器不会为您检查20是否在byte范围内；你需要自己去做

或者，可以将i设为常量：

final int i = 10;
byte b = i * 2;

Answer 5

这里i是一个整数，i*2也是一个整数。将整数变量赋值为字节是非法的。可以通过显式地将其强制转换为byte来实现这一点

byte b = (byte) (i * 2);

Java不会执行任何值评估，以确定它是否适合/不适合目标类型

Answer 6

重点是：

int i = 10;
byte b = i * 2

真的很“清楚”，不是吗。人类知道b必须具有20的值，并且20非常适合字节范围

但假设：

int i = someMethodCall();
byte b = i * 2

现在，当看到someMethodCall()身体时，也许你可以得出相同的结论。但你也会同意：这本身就使得决定i*2是否仍在字节范围内变得更加复杂

长话短说：编译器可以（而且确实）对源代码进行各种分析。例如，尽可能在编译时计算事物。但是到底发生了什么取决于A）语言规范和B）编译器实现

问题是：编写一个编译器，简单地说：“使用int值初始化字节值是无效的”，这是非常简单的。要编写一个能够自行判断“这里它是有效的”的编译器，需要付出更多的努力。然后，会有很多情况，编译器不知道，然后回来抱怨

换句话说：创建java的人选择了简单的编译器。这使得编译器更容易实现，但它会导致用户收到这样的错误消息，这（理论上）是可以避免的（在许多情况下，并非所有情况下）