Java 原始数据类型的计算：运算符重载（Operator Overload）和类型转换（Type Conversion)

原文阅读:《算法（第四版）》第一章 第一节：基础编程模型

有没有在面试的时候被问到：下面这几行代码的执行结果是什么？依据是什么？

System.out.println (5/3);

System.out.println ((double)(5/3));

System.out.println (5/3.0);

System.out.println (5.0/3.0);

System.out.println ((int)5/(double)3);

这个问题涉及到的概念有：运算符重载和类型转换。

对于原始数据类型如int, double, 运算符+, -, *, / 可以用于不同类型数据之间的计算: int + int, int + double, int / double，此为运算符重载的一种。

不同类型之间计算时，先转换成同一类型再进行计算，这就涉及到类型转换，关键是要搞清楚这“同一类型”如何界定。

让我们先来看一下原文作者提到的运算符原则：

The key property of these primitive operations is that, an operation involving values of a given type has a value of that type.

原始数据类型运算的一个关键特性是，参与运算的值是什么类型，其运算结果就是同一类型。

这里涉及到两种情况：

1. 参与运算的值都是同一类型，如：

5 / 3 等同于 (int 5) / (int 3)，参与运算的值都是 int, 所以其结果类型也应是 int.

5.0 / 3.0 等同于 (double 5) / (double 3), 参与运算的值都是 double, 其结果类型也是 double.

1. 参与运算的值属于不同类型：如

5 / 3.0 等同于 (int 5) / (double 3.0), 其结果应该是多少？什么类型呢？

这里参与运算的值有两种类型：int 和 double。要以哪种类型作为运算结果的类型，这就需要依据类型转换原则了。在Java中会自动转换类型，除非显性指名。其转换规则为：

Numbers are automatically promoted to a more inclusive type if no information is lost.

自动转换为比自身表述范围大的类型。

具体细节请参见官方文档： docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-5.html#jls-5.1.4

所以对于 (int 5) / (double 3.0), double 是 64 位 ，int 是 32 位，所以计算的时候会自动将 int 5 转换成 double 5.0， 然后再计算，所以结果便是 double 类型。

明白了输出类型是什么，现在我们再来看开头的问题的答案：

System.out.println (5/3);                         //1

System.out.println ((double)(5/3));          // 1.0

System.out.println (5/3.0);                      // 1.6666666666666667

System.out.println (5.0/3.0);                   // 1.6666666666666667

System.out.println ((int)5/(double)3);     // 1.6666666666666667

新的问题又来了，为什么 5/3 的值是 1 而不是 2？ 按常规的四舍五入，5/3~=1.66666..., 四舍五入后应为 2。这便是另外一个原则了：

casting to an int is truncation instead of rounding

至于为什么是粗鲁的截断而不是四舍五入，我还没有弄清楚，如果您知道请帮忙解释一下。我试过其他语言比如Python, 同样的行为，所以猜测也许是计算机语言的某种通用逻辑比如浮点数的特殊性（详见引申思考题），还是各高级语言互相学习达成某种程度的一致？

小结：

原始数据类型运算符重载和类型转换用到的三个原则：

1。参与运算的值是何类型，其运算结果也是该类型

2。自动类型转换时会转换为表述范围大的类型

3。从范围大的类型转换为 int 时会截断小数点后的位数，而非四舍五入。

引申：

上述的几个原则，多数编程语言通用，比如我试过python. 这类通用的原则掌握了便可融会贯通。

引申思考题：

在多数编程语言中，为什么 0.1 + 0.2 不等于 0.3?

在您的IDE中试一下，然后再读读这篇论文：docs.oracle.com/cd/E19957-01/806-3568/ncg_goldberg.html