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| << | < | > | >> | API | Kapitel 5 - Datentypen |
Es gibt diverse Konvertierungen zwischen unterschiedlichen Datentypen in Java. Diese werden einerseits vom Compiler automatisch vorgenommen, beispielsweise bei der Auswertung von numerischen Ausdrücken. Andererseits können sie verwendet werden, um mit Hilfe des Type-Cast-Operators (siehe Kapitel 6) eigene Konvertierungen vorzunehmen.
Java unterscheidet prinzipiell zwischen erweiternden und einschränkenden Konvertierungen und diese noch einmal nach primitiven Typen und Referenztypen. Zunächst zu den Referenztypen:
Daneben gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Regeln zur Definition von erweiternden und einschränkenden Konvertierungen von Referenztypen. Die Bedeutung von Vaterklassen und den daraus abgeleiteten Unterklassen wird in Kapitel 9 ausführlich erläutert.
Konvertierungen auf primitiven Datentypen sind etwas aufwändiger zu erklären. Wir benutzen dazu Abbildung 5.1:
Abbildung 5.1: Konvertierungen auf primitiven Datentypen
Jede Konvertierung, die in Pfeilrichtung erfolgt, beschreibt eine erweiternde Konvertierung, und jede Konvertierung, die entgegen der Pfeilrichtung erfolgt, beschreibt eine einschränkende Konvertierung. Andere Konvertierungen zwischen primitiven Datentypen sind nicht erlaubt. Insbesondere gibt es also keine legale Konvertierung von und nach boolean und auch keine Konvertierung zwischen primitiven Typen und Referenztypen.
Welche Bedeutung haben nun aber die verschiedenen Konvertierungen zwischen unterschiedlichen Typen? Wir wollen uns an dieser Stelle lediglich mit den Konvertierungen zwischen primitiven Typen beschäftigen. Wie aus Abbildung 5.1 ersichtlich ist, beschränken sich diese auf Umwandlungen zwischen numerischen Typen. Die Anwendung einer erweiternden Konvertierung wird in folgenden Fällen vom Compiler automatisch vorgenommen:
Es ist daher beispielsweise ohne Weiteres möglich, ein short und ein int gemeinsam in einem Additionsausdruck zu verwenden, da ein short mit Hilfe einer erweiternden Konvertierung in ein int verwandelt werden kann. Ebenso ist es möglich, ein char als Array-Index zu verwenden, da es erweiternd in ein int konvertiert werden kann. Auch die Arithmetik in Ausdrücken, die sowohl integrale als auch Fließkommawerte enthalten, ist möglich, da der Compiler alle integralen Parameter erweiternd in Fließkommawerte umwandeln kann.
Es ist dagegen nicht ohne Weiteres möglich, einer int-Variablen einen double-Wert zuzuweisen. Die hierzu erforderliche einschränkende Konvertierung nimmt der Compiler nicht selbst vor; sie kann allerdings mit Hilfe des Type-Cast-Operators manuell durchgeführt werden. Auch die Verwendung eines long als Array-Index verbietet sich aus diesem Grund.
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Bei den einschränkenden Konvertierungen kann es passieren, dass ein Wert verfälscht wird, da der Wertebereich des Zielobjekts kleiner ist. Aber auch erweiternde Konvertierungen sind nicht immer gefahrlos möglich. So kann zwar beispielsweise ein float mindestens genauso große Werte aufnehmen wie ein long. Seine Genauigkeit ist aber auf ca. 8 Stellen beschränkt und daher können größere Ganzzahlen (z.B. 1000000123) nicht mehr mit voller Genauigkeit dargestellt werden. |
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In Java sind alle numerischen Datentypen vorzeichenbehaftet. Das ist in vielen Fällen sinnvoll, kann aber bei der Handhabung von 8-Bit-Bytes hinderlich sein. Wird ein Byte als Repräsentation eines 8-Bit langen Maschinenworts angesehen, will man meist den Wertebereich von 0 bis 255 zur Verfügung haben. Als vorzeichenbehafteter Datentyp kann byte aber nur Werte von -128 bis 127 darstellen. Ein Wert größer oder gleich 128 erfordert also mindestens ein short oder ein int. Deren Länge beträgt aber 2 bzw. 4 Byte.
Das Dilemma lässt sich dadurch auflösen, dass man zwischen der programminternen Verarbeitung eines Bytes und seiner äußeren Repräsentation unterscheidet. Die Repräsentation nach außen erfolgt dabei mit dem Datentyp byte. Zur Verarbeitung im Programm wird er dagegen in ein int konvertiert, so dass alle Werte von 0 bis 255 dargestellt werden können. Konvertierungsmethoden erlauben es, zwischen beiden Darstellungen zu wechseln.
Natürlich gibt es keinerlei automatischen Schutz gegen Wertebereichsüberschreitungen, wenn ein Byte als int verarbeitet wird. Dafür ist ausschließlich die Anwendung selbst verantwortlich.
Das folgende Listing zeigt eine einfache Klasse ByteKit, mit der zwischen beiden Darstellungen gewechselt werden kann (Klassen werden in Kapitel 8 erläutert):
001 /**
002 * ByteKit
003 *
004 * Einfache Klasse zur Umwandlung zwischen int, char und
005 * vorzeichenlosen Bytes.
006 */
007 public class ByteKit
008 {
009 /**
010 * Wandelt value (0 <= value <= 255) in ein byte um.
011 */
012 public static byte fromUnsignedInt(int value)
013 {
014 return (byte)value;
015 }
016
017 /**
018 * Wandelt c in ein byte um. Das High-Byte wird ignoriert.
019 */
020 public static byte fromChar(char c)
021 {
022 return (byte)(c & 0xFF);
023 }
024
025 /**
026 * Betrachtet value als vorzeichenloses byte und wandelt
027 * es in eine Ganzzahl im Bereich 0..255 um.
028 */
029 public static int toUnsignedInt(byte value)
030 {
031 return (value & 0x7F) + (value < 0 ? 128 : 0);
032 }
033
034 /**
035 * Betrachtet value als vorzeichenloses byte und wandelt
036 * es in ein Unicode-Zeichen mit High-Byte 0 um.
037 */
038 public static char toChar(byte value)
039 {
040 return (char)toUnsignedInt(value);
041 }
042
043 /**
044 * Liefert die Binaerdarstellung von value.
045 */
046 public static String toBitString(byte value)
047 {
048 char[] chars = new char[8];
049 int mask = 1;
050 for (int i = 0; i < 8; ++i) {
051 chars[7 - i] = (value & mask) != 0 ? '1' : '0';
052 mask <<= 1;
053 }
054 return new String(chars);
055 }
056 }
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ByteKit.java |
Eine einfache Anwendung der Klasse ByteKit zeigt das folgende Programm:
001 /* Listing0513 */
002
003 public class Listing0513
004 {
005 public static void main(String[] args)
006 {
007 for (int i = 0; i < 256; ++i) {
008 System.out.print("i=" + i);
009 byte b = ByteKit.fromUnsignedInt(i);
010 System.out.print(" b=" + ByteKit.toBitString(b));
011 char c = ByteKit.toChar(b);
012 System.out.print(" c=" + (c >= 32 ? c : '.'));
013 System.out.println();
014 }
015 }
016 }
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Listing0513.java |
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