java -- 变量相加和常量相加的区别

偶然看到了一道有关 java 基本数据类型中变量相加和常量相加的面试题，觉得很有意思，先总结如下

题目

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byte b1=1, b2=2, b3, b4;
b3 = b1 + b2;
b4 = 1 + 2;
//问哪一条语句会编程失败？

题目咋一看，似乎很简单。两个数相加，不就是考虑数据类型是否一致，以及运算结果是否会溢出的问题吗？

照着这一思路，我首先判断第 2 行的代码应该是没有问题的，理由如下：（1）变量 b1 和 b2 都是 byte 类型变量；（2）b1+b2 结果为 3，没有超出 byte 的存储空间 - 128~127。

至于第 3 行代码，是两个常量相加，再将结果赋值给变量 b4，应该也不存在编译问题。

编译

编译输出结果如下：

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Error(3):java: incompatible types: possible lossy conversion from int to byte

第 3 行编译报错，第 4 行通过编译

分析

初步断定是数据类型转换失败，因为 int 向 byte 转换时，会存在精度丢失的问题。

那么，这里的 int 数据又是哪里来的呢？难道 byte 类型的 b1 和 b2 相加，结果被自动转成了 int？

带着这些疑问，我查阅了相关资料，发现原来在 java 中基本数据类型在进行运算时，普遍存在着所谓自动数据类型转化问题。之间的转化图可以总结如下：

其中红线表示可以在不丢失精度的情况下完成转化，而蓝线则意味着转化后可能会损失部分精度；不管怎样，图中所有转化，都是 java 编译器所允许的自动类型转换。

相关规则是：

1. 当 byte、short、int、long、char 等数据类型在一起运算，即只有整型数据参与运算时：无 long 型，所有非 int 类型转成 int 类型；有 long 类型，都转成 long 类型。

2. 当 float、double 等数据类型一起运算，即只有浮点型数据参与运算时：一律转为 double 类型进行运算。

3. 当所有数据类型混在一起运算，即整数和浮点数据类型同时存在时：一律转为 double 类型进行运算。

另外还需要注意的是：整型数据的默认类型为 int，浮点型则为 double。一般数据运算都先转为默认数据类型，然后才开始运算；除非有更高级别的数据类型存在，比如规则 1 中存在 long 型，则都转为 long（虽然默认数据类型是 int）

再回到那道面试题，两个 byte 类型的变量进行加法运算，编译器在编译这行代码时会自动将其类型转换为整型默认数据类型 int，这种现象也叫做 java 的自动类型提升。

从反编译看数据类型转换

另外，借助反编译工具 procyon.jar，我们可以从代码执行的底层进一步窥探到 java 数据类型转换的过程。由于 b3 = b1 + b2; 编译不通过，现将原始代码修改如下：

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byte b1=1, b2=2, b3, b4;
//b3 = b1 + b2;
int i1 = b1 + b2;
b4 = 1 + 2;

反编译如下：

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b1 : byte
b2 : byte
i1 : int
b4 : byte

b1 = ldc:byte(1)
b2 = ldc:byte(2)
i1 = add:int(b1:byte, b2:byte)
b4 = ldc:byte(3)

从第 8 行，我们可以知道 b1+b2，结果是以 int 类型保存的，故源码中我们企图将其运算结果赋值给 b3 会报数据类型不匹配的错误。

而 1+2 这个常量运算式，编译器是先将其结果计算出后，再根据其要被赋值的变量类型（这里被赋值的变量类型是 byte），动态分配存储空间的。

总结

变量相加：一般是先开辟内存空间（根据参与运算的变量类型决定，规则见上面的分析），然后进行相关操作。

常量相加：一般是编译器先帮我们算出结果，然后根据所要赋值的变量类型开辟相应内存空间。