如果在移位运算符中使用强制转换运算符怎么办

Question

JLS 这么说

移位表达式的类型是左手的提升类型 操作数。

如果左侧操作数的提升类型是 int，那么只有 右手操作数的五个最低位用作移位 距离。就好像右手操作数受到 按位逻辑与运算符 & (§15.22.1) 与掩码值 0x1f (0b11111)。因此，实际使用的移位距离总是在 范围为 0 到 31，包括 0 到 31。

如果左操作数的提升类型是长的，那么只有 右手操作数的六个最低位用作移位 距离。就好像右手操作数受到 按位逻辑与运算符 & (§15.22.1) 与掩码值 0x3f (0b111111)。因此，实际使用的移位距离总是在 范围 0 到 63，包括 0 到 63。

因此，如果我使用 (byte)100<<100 和 (short)100<<100 之类的强制转换运算符明确地创建一个字节和一个短操作数，那么右操作数的可用位是什么？

编辑：如果操作数已经使用强制转换运算符转换为不同的（较小的）类型，它是否会进行数字提升（一元/二元）？如果是这种情况，您将如何解释具有字节变量 b1 = (byte)(b2 + b3) 的表达式，因为在强制转换之后，字节结果可能会根据数字提升转换为 int？

Answer 1

Java 8 JLS also states in §5.6.1:

5.6.1。一元数字提升

一些运算符将一元数字提升应用于单个操作数，该操作数必须产生一个数字类型的值：

...

• 否则，如果操作数的编译时类型为byte、short 或char，则通过扩展原语转换（第5.1.2 节）将其提升为int 类型的值。

...

因此，如果我们采用以下表达式：

int i = ...
short s = (short) i << 2;

会导致编译错误：

Main.java:4: error: incompatible types: possible lossy conversion from int to short
short s = (short) i << 2;

Ideone demo

这是因为强制转换绑定到移位的第一个参数，而不是整个表达式。这是带有显式括号的整个表达式：

short s = ((byte) i) << 2;

而

int i = ...;
int j = (short) i << 2;

将成功编译。

Ideone demo

所以< int 使用的有效位与int（5 位）相同，因为它们会自动向上转换为int。

如果您将整个表达式的结果转换为，例如short (short s = (short) (i << 2)，那么编译器中不会发生自动。但是Bohemian's answer 给出了一个逻辑界限，即右手运算符的哪些位将有效地影响转换后的值。

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在较新的 JLS 版本中，该部分已重新措辞。例如，在Java 14 JLS, §5.6 中我们发现（为简洁起见，该部分被缩短，我建议阅读整段以获得完整的上下文）：

5.6。数值上下文

数值上下文适用于算术运算符的操作数、数组创建和访问表达式、条件表达式以及 switch 表达式的结果表达式。

如果表达式是以下之一，则表达式出现在数值算术上下文中：

...

• 移位运算符<<、>> 或>>> 的操作数（第15.19 节）。这些移位运算符的操作数被单独处理，而不是作为一个组处理。 long 移位距离（右操作数）不会将要移位的值（左操作数）提升为 long。

...

数字提升确定数字上下文中所有表达式的提升类型。选择提升类型使得每个表达式都可以转换为提升类型，并且在算术运算的情况下，该操作是为提升类型的值定义的。数值上下文中的表达式顺序对于数值提升并不重要。规则如下：

...

1. 接下来，根据以下规则，将加宽基元转换（第 5.1.2 节）和缩小基元转换（第 5.1.3 节）应用于某些表达式：

   ...

   • 否则，所有表达式都不是double、float 或long 类型。在这种情况下，上下文的类型决定了如何选择提升的类型。

     在数值算术上下文或数值数组上下文中，提升类型为 int，并且任何非 int 类型的表达式都经过扩展原语转换为 int。

     在数字选择上下文中，以下规则适用：

     ...

     • 否则，提升的类型为int，所有非int类型的表达式都经过扩展原语转换为int。

     ...

Answer 2

最大可用移位距离的位数由 log₂n 给出，其中 n 是用于表示左手类型值的位数。

byte 有 8 位。 log₂8 是 3。所以只使用最右边的 3 位，给出 0-7 范围内的移位值。

short 有 16 位。 log₂16 是 4。所以只使用最右边的 4 位，给出 0-15 范围内的移位值。