JVM 类型转换指令

阳光穿透心脏的1/2处 2022-09-03 14:20 151阅读 0赞

# 一 类型转换 #

> ## 宽化类型转换 ##
> 
> i2l 把int类型的数据转化为long类型
> 
> i2f 把int类型的数据转化为float类型
> 
> i2d 把int类型的数据转化为double类型
> 
> l2f 把long类型的数据转化为float类型
> 
> l2d 把long类型的数据转化为double类型
> 
> f2d 把float类型的数据转化为double类型
> 
> ## 窄化类型转换 ##
> 
> i2b 把int类型的数据转化为byte类型
> 
> i2c 把int类型的数据转化为char类型
> 
> i2s 把int类型的数据转化为short类型
> 
> l2i 把long类型的数据转化为int类型
> 
> f2i 把float类型的数据转化为int类型
> 
> f2l 把float类型的数据转化为long类型
> 
> d2i 把double类型的数据转化为int类型
> 
> d2l 把double类型的数据转化为long类型
> 
> d2f 把double类型的数据转化为float类型

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> </td> 
 <td> byte </td> 
 <td> char </td> 
 <td> short </td> 
 <td> int </td> 
 <td> long </td> 
 <td> float </td> 
 <td> double </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int </td> 
 <td> i2b </td> 
 <td> i2c </td> 
 <td> i2s </td> 
 <td> ○ </td> 
 <td> i2l </td> 
 <td> i2f </td> 
 <td> i2d </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> long </td> 
 <td> l2i i2b </td> 
 <td> l2i i2c </td> 
 <td> l2i i2s </td> 
 <td> l2i </td> 
 <td> ○ </td> 
 <td> l2f </td> 
 <td> l2d </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> float </td> 
 <td> f2i i2b </td> 
 <td> f2i i2c </td> 
 <td> f2i i2s </td> 
 <td> f2i </td> 
 <td> f2l </td> 
 <td> ○ </td> 
 <td> f2d </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> double </td> 
 <td> d2i i2b </td> 
 <td> d2i i2c </td> 
 <td> d2i i2s </td> 
 <td> d2i </td> 
 <td> d2l </td> 
 <td> d2f </td> 
 <td> ○ </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

类型转换指令可以将两种不同的数值类型进行相互转换。

这些转换操作一般用于实现用户代码中的显式类型转換操作，或者用来处理字节码指令集中数据类型相关指令无法与数据类型一一对应的问题。

# 二 宽化类型转换剖析 #

> 宽化类型转换( Widening Numeric Conversions)
> 
> 1.  转换规则
> 
> Java虚拟机直接支持以下数值的宽化类型转换（ widening numeric conversion,小范围类型向大范围类型的安全转换）。
> 
> > 从int类型到long、float或者 double类型。对应的指令为：i21、i2f、i2d
> > 
> > 从long类型到float、 double类型。对应的指令为：i2f、i2d
> > 
> > 从float类型到double类型。对应的指令为：f2d
> 
> 简化为：int --> long --> float --> double
> 
> 1.  精度损失问题
> 
> > 2.1. 宽化类型转换是不会因为超过目标类型最大值而丢失信息的，例如，从 int 转换到 long ,或者从 int 转换到 double ,都不会丢失任何信息，转换前后的值是精确相等的。
> > 
> > 2.2. 从 int、long 类型数值转换到 float,或者 long 类型数值转换到 double 时，将可能发生精度丢失一一可能丢失掉几个最低有效位上的值，转换后的浮点数值是根据 IEEE754 最接近舍入模式所得到的正确整数值。
> 
> 尽管宽化类型转换实际上是可能发生精度丢失的，但是这种转换永远不会导致 Java 虚拟机抛出运行时异常
> 
> 1.  补充说明
> 
> 从 byte、char和 short 类型到 int 类型的宽化类型转换实际上是不存在的。对于 byte 类型转为 int ,拟机并没有做实质性的转化处理，只是简单地通过操作数栈交換了两个数据。而将 byte 转为 long 时，使用的是 i2l ,可以看到在内部，byte 在这里已经等同于 int 类型处理，类似的还有 short 类型，这种处理方式有两个特点：
> 
> 一方面可以减少实际的数据类型，如果为 short 和 byte 都准备一套指令，那么指令的数量就会大増，而虚拟机目前的设计上，只愿意使用一个字节表示指令，因此指令总数不能超过 256 个，为了节省指令资源，将 short 和 byte 当做 int 处理也在情理之中。
> 
> 另一方面，由于局部变量表中的槽位固定为 32 位，无论是 byte 或者 short 存入局部变量表，都会占用 32 位空间。从这个角度说，也没有必要特意区分这几种数据类型。

# 三 窄化类型转换剖析 #

> 窄化类型转换( Narrowing Numeric Conversion)
> 
> 1.  转换规则
> 
> Java虚拟机也直接支持以下窄化类型转换：
> 
> > 从主 int 类型至 byte、 short 或者 char 类型。对应的指令有：i2b、i2s、i2c
> > 
> > 从 long 类型到 int 类型。对应的指令有：l2i
> > 
> > 从 float 类型到 int 或者 long 类型。对应的指令有：f2i、f2l
> > 
> > 从 double 类型到 int、long或者 float 类型。对应的指令有：d2i、d2l、d2f
> 
> 1.  精度损失问题
> 
> 窄化类型转换可能会导致转换结果具备不同的正负号、不同的数量级，因此，转换过程很可能会导致数值丢失精度。
> 
> 尽管数据类型窄化转换可能会发生上限溢出、下限溢出和精度丢失等情况，但是 Java 虚拟机规范中明确规定数值类型的窄化转换指令永远不可能导致虚拟机抛出运行时异常。
> 
> 1.  补充说明
> 
> > 3.1. 当将一个浮点值窄化转换为整数类型T(T限于 int 或 long 类型之一)的时候，将遵循以下转换规则：
> > 
> > > 如果浮点值是 NaN,那转换结果就是 int 或 long 类型的0。
> > > 
> > > 如果浮点值不是无穷大的话，浮点值使用 IEEE754 的向零含入模式取整，获得整数值 v 。如果 v 在目标类型 T ( int 或 long )的表示范围之内，那转换结果就是 v。否则，将根据 v 的符号，转换为 T 所能表示的最大或者最小正数。
> > 
> > 3.2. 当将一个 double 类型窄化转换为 float 类型时，将遵循以下转换规则。
> > 
> > > 通过向最接近数舍入模式舍入一个可以使用 float 类型表示的数字。最后结果根据下面这3条规则判断
> > > 
> > > 如果转换结果的绝对值太小而无法使用 float 来表示，将返回 float 类型的正负零。
> > > 
> > > 如果转换结果的绝对值太大而无法使用 float 来表示，将返回 float 类型的正负无穷大。
> > > 
> > > 对于double类型的 NaN 值将按规定转換为float类型的 NaN 值。