Math.abs zwraca nieprawidłową wartość Integer.Min_VALUE

Ten kod:

System.out.println(Math.abs(Integer.MIN_VALUE));

Zwroty -2147483648

Czy nie powinien zwracać wartości bezwzględnej jako 2147483648?

Integer.MIN_VALUEjest -2147483648, ale najwyższa wartość, jaką może zawierać 32-bitowa liczba całkowita, to +2147483647. Próba przedstawienia +2147483648w 32-bitowej liczbie int spowoduje efektywne przeniesienie na -2147483648. Dzieje się tak, ponieważ w przypadku używania liczb całkowitych ze znakiem, binarne reprezentacje dopełnienia do dwóch +2147483648i -2147483648są identyczne. Nie stanowi to jednak problemu, ponieważ +2147483648jest uważane za poza zasięgiem.

Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, możesz zapoznać się z artykułem w Wikipedii o uzupełnieniu do dwóch .

Zachowanie, które wskazałeś, jest rzeczywiście sprzeczne z intuicją. Jednak to zachowanie jest określone przez javadoc dlaMath.abs(int) :

Jeśli argument nie jest ujemny, zwracany jest argument. Jeśli argument jest ujemny, zwracana jest negacja argumentu.

Oznacza to, że Math.abs(int)powinien zachowywać się jak następujący kod Java:

public static int abs(int x){
    if (x >= 0) {
        return x;
    }
    return -x;
}

Oznacza to, że w negatywnym przypadku -x.

Zgodnie z sekcją JLS 15.15.4 , -xjest równe (~x)+1, gdzie ~jest operatorem dopełniacza bitowego.

Aby sprawdzić, czy to brzmi dobrze, weźmy -1 jako przykład.

Wartość całkowitą -1można zapisać 0xFFFFFFFFw postaci szesnastkowej w Javie (sprawdź to za pomocą printlnlub innej metody). Biorąc w -(-1)ten sposób daje:

-(-1) = (~(0xFFFFFFFF)) + 1 = 0x00000000 + 1 = 0x00000001 = 1

Więc to działa.

Spróbujmy teraz z Integer.MIN_VALUE. Wiedząc, że najniższą liczbę całkowitą można przedstawić za pomocą 0x80000000, czyli pierwszego bitu ustawionego na 1, a pozostałych 31 bitów ustawionych na 0, otrzymujemy:

-(Integer.MIN_VALUE) = (~(0x80000000)) + 1 = 0x7FFFFFFF + 1 
                     = 0x80000000 = Integer.MIN_VALUE

I dlatego Math.abs(Integer.MIN_VALUE)wraca Integer.MIN_VALUE. Zauważ też, że 0x7FFFFFFFjest Integer.MAX_VALUE.

To powiedziawszy, w jaki sposób możemy uniknąć problemów z powodu tej sprzecznej z intuicją wartości zwracanej w przyszłości?

• Moglibyśmy, jak podkreślił @Bombe , oddanych nasze ints do longwcześniej. My jednak musimy

  • wrzuć je z powrotem do ints, co nie działa, ponieważ Integer.MIN_VALUE == (int) Math.abs((long)Integer.MIN_VALUE).
  • Lub kontynuuj longs z nadzieją, że nigdy nie zadzwonimy Math.abs(long)z wartością równą Long.MIN_VALUE, ponieważ też mamy Math.abs(Long.MIN_VALUE) == Long.MIN_VALUE.

• Możemy używać BigIntegers wszędzie, ponieważ BigInteger.abs()rzeczywiście zawsze zwraca wartość dodatnią. To dobra alternatywa, choć trochę wolniejsza niż manipulowanie surowymi typami liczb całkowitych.

• Możemy napisać własne opakowanie Math.abs(int), na przykład:

/**
 * Fail-fast wrapper for {@link Math#abs(int)}
 * @param x
 * @return the absolute value of x
 * @throws ArithmeticException when a negative value would have been returned by {@link Math#abs(int)}
 */
public static int abs(int x) throws ArithmeticException {
    if (x == Integer.MIN_VALUE) {
        // fail instead of returning Integer.MAX_VALUE
        // to prevent the occurrence of incorrect results in later computations
        throw new ArithmeticException("Math.abs(Integer.MIN_VALUE)");
    }
    return Math.abs(x);
}

• Użyj liczby całkowitej bitowej AND, aby wyczyścić wysoki bit, upewniając się, że wynik jest nieujemny: int positive = value & Integer.MAX_VALUE(zasadniczo przepełnia od Integer.MAX_VALUEdo 0zamiast Integer.MIN_VALUE)

Na koniec wydaje się, że problem ten jest znany od jakiegoś czasu. Zobacz na przykład ten wpis o odpowiedniej regule findbugs .

Oto co mówi dokument Java dla Math.abs () w javadoc :

Zwróć uwagę, że jeśli argument jest równy wartości Integer.MIN_VALUE, czyli najbardziej ujemnej wartości typu int, wynikiem jest ta sama wartość, która jest ujemna.

Aby zobaczyć oczekiwany wynik, rzuć Integer.MIN_VALUEna long:

System.out.println(Math.abs((long) Integer.MIN_VALUE));

2147483648 nie może być przechowywany jako liczba całkowita w Javie, jego reprezentacja binarna jest taka sama jak -2147483648.

Ale (int) 2147483648L == -2147483648 jest jedna liczba ujemna, która nie ma dodatniego odpowiednika, więc nie ma dla niej wartości dodatniej. Zobaczysz to samo zachowanie w przypadku Long.MAX_VALUE.

Jest to poprawka w Javie 15 będzie metodą int i long. Będą obecni na zajęciach

java.lang.Math and java.lang.StrictMath

Metody.

public static int absExact(int a)
public static long absExact(long a)

Jeśli zdasz

Integer.MIN_VALUE

LUB

Long.MIN_VALUE

Zostaje zgłoszony wyjątek.

https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8241805

Chciałbym sprawdzić, czy zostanie przekazana wartość Long.MIN_VALUE lub Integer.MIN_VALUE, a zwrócona zostanie wartość dodatnia, a nie wyjątek, ale.

Math.abs nie działa cały czas z dużymi liczbami. Używam tej małej logiki kodu, której nauczyłem się, gdy miałem 7 lat!

if(Num < 0){
  Num = -(Num);
}