无符号整数(Unsigned Integer)类型

最终更新: 2024/03/21

除 整数类型 外, Kotlin 还提供了以下无符号整数类型:

无符号整数支持有符号整数的大多数运算符.

无符号数值以 内联类 的方式实现, 内部存储属性包含对应的同等宽度的有符号数值类型. 如果你想要在无符号和有符号的整数类型之间转换, 请确认更新了你的代码, 让所有的函数调用和操作都支持新的类型.

无符号整数的数组和值范围

无符号整数的数组以及对这些数组的操作目前处于 Beta 状态. 随时可能发生不兼容的变化. 使用时需要明确同意(Opt-in)(详情请参见下文).

与基本类型相同, 每一种无符号整数类型都有一个对应的类来表示由它构成的数组:

• UByteArray: 无符号 byte 构成的数组.
• UShortArray: 无符号 short 构成的数组.
• UIntArray: 无符号 int 构成的数组.
• ULongArray: 无符号 long 构成的数组.

与有符号的整数数组类类似, 这些无符号整数的数组类提供了与 Array 类相似的 API, 并且不会产生数值对象装箱带来的性能损耗.

使用无符号整数数组时, 会出现编译警告, 表示这个功能还未达到稳定状态. 要消除这个警告, 请使用 @ExperimentalUnsignedTypes 注解, 标注使用者同意(Opt-in). 你的代码的使用者是否也需要明确同意使用你的 API, 这一点由你来决定, 但请注意, 无符号整数数组还不是稳定的功能, 因此由于语言本身的变化, 使用它们的 API 可能会出现错误. 详情请参见 明确要求使用者同意的功能(Opt-in Requirement).

为了支持 UInt 和 ULong 类型的 值范围与数列 功能, 还提供了 UIntRange, UIntProgression, ULongRange, ULongProgression 类.

无符号整数的字面值(literal)

为了无符号整数使用的便利, Kotlin 允许在整数字面值上添加后缀来表示特定的无符号类型 (与 Float 或 Long 的标记方式类似):

• u 和 U 用于标记无符号整数. 具体的无符号整数类型将根据程序此处期待的数据类型来决定. 如果未指定期待的数据类型, 编译器将根据整数值的大小来决定使用 UInt 或 ULong:

  val b: UByte = 1u  // 字面值类型为 UByte, 因为程序指定了期待的数据类型
  val s: UShort = 1u // 字面值类型为 UShort, 因为程序指定了期待的数据类型
  val l: ULong = 1u  // 字面值类型为 ULong, 因为程序指定了期待的数据类型
  
  val a1 = 42u // 字面值类型为 UInt: 因为程序未指定期待的数据类型, 而且整数值可以存入 UInt 内
  val a2 = 0xFFFF_FFFF_FFFFu // 字面值类型为 ULong: 因为程序未指定期待的数据类型, 而且整数值无法存入 UInt 内
  

• uL 和 UL 将字面值明确标记为无符号的 long:

  val a = 1UL // 字面值类型为 ULong, 即使这里未指定期待的数据类型, 而且整数值可以存入 UInt 内
  

使用场景

无符号数值的主要使用场景, 是利用整数的完整的二进制范围来表达正的数值.
比如, 要表达一个无法在有符号类型范围内表达的 16 进制常数, 例如 32 位 AARRGGBB 格式的颜色值:

data class Color(val representation: UInt)

val yellow = Color(0xFFCC00CCu)

你可以使用无符号数值来初始化字节数组, 而不需要明确的 toByte() 字面值转换:

val byteOrderMarkUtf8 = ubyteArrayOf(0xEFu, 0xBBu, 0xBFu)

另一种使用场景是与原生 API 交互. Kotlin 允许表达在方法签名中包含无符号类型的原生声明. 方法映射不会用有符号整数代替无符号整数, 保持语义无变化.

不适合的场景

尽管无符号整数只能表达正的数值或 0, 但在应用程序的业务逻辑中要求非负整数的情况下, 并不适合使用无符号整数. 例如, 用作集合大小或集合下标值的数据类型.

原因如下:

• 使用有符号的整数有助于发现数值溢出的异常情况, 以及标记错误条件, 比如 List.lastIndex 对空的 List 返回结果是 -1.
• 无符号整数不能用作有符号整数的限定范围版本, 因为它们的值范围不是有符号整数值范围的子集. 有符号整数, 和无符号整数, 相互之间都不是子类型.