byte の論理和に関するコンパイルエラーについて

Question

###前提・実現したいこと
byte の論理和でコンパイルエラーが発生するのですが、
どのような基準でエラーとしているのか
ご存知の方がいらっしゃいましたらご教授願います。

###発生している問題・エラーメッセージ
コンパイルエラーはキャストで解決できるのでエラー自体は問題ではないのですが、
以下のコードを「なぜエラーとするのか」仕組みをご存じの方がいらっしゃいましたら、
ご教授頂けると助かります。

###該当のソースコード
List<byte> frame = new List<byte>() { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06 };
byte[] arrayByte = frame.ToArray();
byte data = 0xFF & 0xFF; ---------(1)
data = arrayByte[0]; -----------------(2)
data = arrayByte[0] & 0xFF; ---------(3)
data = arrayByte[0] & (byte)0xFF; -----(4)
data = (byte)( arrayByte[0] & 0xFF ); -----(5)

(1)(2)(5) はエラーになりません。
(3)(4) は int を byte に暗黙的に変換できませんと言われます。

ひょっとして論理和とはいえ構文的には演算なので、
「桁上がり」が関係するのかと思い、(1)は 0xFF & 0xFF にしてみましたが、
エラーにはなりませんでした...

(5)で解決するのですが、それなら(4) でも解決しそうなのですが...
ちょっとモヤモヤするので質問させて頂きました。

アドバイスの程宜しくお願い致します。

###補足情報(言語/FW/ツール等のバージョンなど)
visual studio 2013
.NET Framework 3.5

Answer 1

多分そういうことだろうと思って言語仕様を調べてみるとそうでした。
C# 言語仕様 | Microsoft Docs
の 7.3.6.2 Binary numeric promotions に記述があります。

&を含む二項数値演算子は、どちらかのオペランドが decimal、double、float、ulong、long、uint のどれでもない場合、両方のオペランドは int型 に暗黙変換されます。

つまり、事前にbyte型にキャストしようが、演算する時点でまたint型になってしまいます。演算結果も当然int型です。

(1)がエラーにならない理由は日本語のページに書いてあります。
暗黙的な数値変換の一覧表 (C# リファレンス) | Microsoft Docs

int 型の定数式は、定数式の値が変換後の型の範囲内にある場合、sbyte、byte、short、ushort、uint、または ulong に変換できます。

と、定数式で値がbyte型に収まるため、byte型に暗黙変換されます。

Comments

[GuielNo4]

回答ありがとうございます。
>両方のオペランドは int型 に暗黙変換されます。
>定数式の値が変換後の型の範囲内にある場合、byte に変換される。
以上2点で理解が出来ました。
もやもやがなくなりました。
ありがとうございました。

Answer 2

リテラル（変数に代入されていない 0xFF などの数値）や
コンパイル時定数（const）同士の演算の場合、
ビルドの時点で値を確定することができるのでキャストが不要となるようです。

以下のようなコードで確認するとわかりやすいかと思います。

const byte B1 = 0xFF;
const byte B2 = 0xFF;
byte data1 = B1 + B2;  //NG
byte data2 = B1 - B2;  //OK

Comments

[GuielNo4]

回答ありがとうございます。
int型に変換されることは理解できたのですが、
キャストすることに抵抗がなくなったわけではありませんので、
アドバイス頂きました方法でなんとかできないかやってみたいと思います。
ありがとうございました。

Answer 3

引用：より大きな記憶領域のサイズを持つ、リテラル以外の数値型を暗黙的に byte に変換することはできません。
byte (C# リファレンス)
※0xFFはint型のリテラルです。

Comments

[GuielNo4]

回答ありがとうございます。
0xFFがint型のリテラルとのこと、ご教授有難うございました。