Java의 int-byte 변환이 예기치 않은 음수 값을 생성하는 이유는 무엇입니까?

Java의 난해한 내부-바이트 변환: 부호 없는 값 이해

Java 기본 유형을 사용하는 동안 개발자는 흥미로운 문제를 자주 접했습니다. 정수(int)를 바이트(byte)로 변환할 때의 동작입니다. 아래 코드 조각에서 볼 수 있듯이 양의 정수를 바이트로 캐스팅하면 예기치 않게 잘못된 음의 값이 발생합니다.

int i = 132;
byte b = (byte) i;
System.out.println(b); // Output: -124

이 간단한 코드의 출력이 예상되는 132 대신 -124인 이유는 무엇입니까? 이 수수께끼를 풀기 위해 우리는 Java 원시 유형의 복잡성과 부호 있는 값과 부호 없는 값의 내부 표현을 조사합니다.

Java의 부호 있는 유형과 부호 없는 유형 이해

In Java에서는 int, byte, short 및 long과 같은 기본 유형이 부호가 있으므로 양수 값과 음수 값을 모두 나타낼 수 있습니다. 이러한 유형은 MSB(최상위 비트)가 숫자의 부호를 결정하는 2의 보수 표기법을 활용합니다. MSB가 0이면 숫자는 양수입니다. 그렇지 않으면 음수입니다.

비트 AND의 역할

혼란을 해결하고 바이트의 실제 부호 없는 값을 공개하기 위해 비트 연산을 사용합니다. 특히 일반적으로 0xff로 표시되는 비트마스크와 함께 비트 AND 연산자("&")를 사용합니다. 비트마스크는 정수의 하위 8비트만 유지하여 모든 부호 비트를 효과적으로 제거하도록 보장합니다.

byte signedByte = -1;
int unsignedByte = signedByte & 0xff;

System.out.println("Signed: " + signedByte + " Unsigned: " + unsignedByte); // Output: Signed: -1 Unsigned: 255

상위 비트를 마스킹하여 바이트의 원래 부호 없는 값을 분리하여 실제로 양수 값(이 경우 255)입니다.

변환의 영향

Java가 int를 바이트로 변환할 때 가장 왼쪽의 24비트를 잘라서 남겨둡니다. 하위 8비트만. 나머지 비트의 해석은 부호 비트의 존재 여부에 따라 달라집니다. 부호 비트가 1(음수)이면 Java는 값이 음수라고 가정하고 나머지 7비트를 뒤집습니다. 그러나 부호 비트가 0(양수)이면 나머지 비트는 부호 없는 값으로 읽혀집니다.

결론

Java 기본 유형의 부호 있는 특성을 이해함으로써 비트마스킹의 역할을 통해 int를 바이트로 변환할 때 관찰되는 이상해 보이는 동작을 쉽게 이해할 수 있습니다. 이러한 지식을 통해 개발자는 데이터를 정밀하게 조작하고 해석하여 Java 코드가 의도한 대로 작동하도록 할 수 있습니다.

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