Как я могу проверить, приведет ли умножение двух чисел в Java к переполнению?
Я хочу обработать частный случай, когда умножение двух чисел вместе вызывает переполнение. Код выглядит примерно так:
int a = 20;
long b = 30;
// if a or b are big enough, this result will silently overflow
long c = a * b;
это упрощенная версия. В реальной программе a
и b
получены в другом месте во время выполнения. Чего я хочу достичь, так это чего-то подобного:
long c;
if (a * b will overflow) {
c = Long.MAX_VALUE;
} else {
c = a * b;
}
как вы предлагаете мне лучше всего кодировать это?
обновление: a
и b
всегда неотрицательны в моем сценарии.
14 ответов
Java 8 имеет Math.multiplyExact
, Math.addExact
etc. для интов и долго. Эти бросают unchecked ArithmeticException
при переполнении.
если a
и b
оба положительные, то вы можете использовать:
if (a != 0 && b > Long.MAX_VALUE / a) {
// Overflow
}
Если вам нужно иметь дело как с положительными, так и с отрицательными числами, то это сложнее:
long maximum = Long.signum(a) == Long.signum(b) ? Long.MAX_VALUE : Long.MIN_VALUE;
if (a != 0 && (b > 0 && b > maximum / a ||
b < 0 && b < maximum / a))
{
// Overflow
}
вот маленькая таблица, которую я взбил, чтобы проверить это, делая вид, что переполнение происходит в -10 или +10:
a = 5 b = 2 2 > 10 / 5
a = 2 b = 5 5 > 10 / 2
a = -5 b = 2 2 > -10 / -5
a = -2 b = 5 5 > -10 / -2
a = 5 b = -2 -2 < -10 / 5
a = 2 b = -5 -5 < -10 / 2
a = -5 b = -2 -2 < 10 / -5
a = -2 b = -5 -5 < 10 / -2
есть библиотеки Java, которые обеспечивают безопасные арифметические операции, которые проверяют длительное переполнение / underflow. Например, гуава х LongMath.checkedMultiply (длинный a, длинный b) возвращает товар a
и b
, при условии, что он не переполняется и бросает ArithmeticException
Если a * b
переполняет подписанный long
арифметика.
вы можете использовать java.математика.BigInteger вместо этого и проверьте размер результата (не протестировали код):
BigInteger bigC = BigInteger.valueOf(a) * multiply(BigInteger.valueOf(b));
if(bigC.compareTo(BigInteger.valueOf(Long.MAX_VALUE)) > 0) {
c = Long.MAX_VALUE;
} else {
c = bigC.longValue()
}
имеет ли Java что-то вроде int.Максвеллову? Если да, то попробуйте
if (b != 0 && Math.abs(a) > Math.abs(Long.MAX_VALUE / b))
{
// it will overflow
}
edit: видел долго.Массив в вопрос
украдено из jruby
long result = a * b;
if (a != 0 && result / a != b) {
// overflow
}
UPDATE: этот код короткий и хорошо работает; однако он терпит неудачу при a = -1, b = Long.MIN_VALUE.
одно возможное улучшение:
long result = a * b;
if( (Math.signum(a) * Math.signum(b) != Math.signum(result)) ||
(a != 0L && result / a != b)) {
// overflow
}
обратите внимание, что это будет ловить некоторые переполнения без какого-либо разделения.
Я не уверен, почему никто не смотрит на раствор, как:
if (Long.MAX_VALUE/a > b) {
// overflows
}
выберите a, чтобы быть больше из двух чисел.
я хотел бы основываться на ответе Джона Кугельмана, не заменяя его прямым редактированием. Это работает для его тестового случая (MIN_VALUE = -10
, MAX_VALUE = 10
) из-за симметричности MIN_VALUE == -MAX_VALUE
, что не относится к целым числам дополнения two. В действительности, MIN_VALUE == -MAX_VALUE - 1
.
scala> (java.lang.Integer.MIN_VALUE, java.lang.Integer.MAX_VALUE)
res0: (Int, Int) = (-2147483648,2147483647)
scala> (java.lang.Long.MIN_VALUE, java.lang.Long.MAX_VALUE)
res1: (Long, Long) = (-9223372036854775808,9223372036854775807)
при применении к true MIN_VALUE
и MAX_VALUE
, ответ Джона Кугельмана дает случай переполнения, когда a == -1
и b ==
что-нибудь еще (точка, впервые поднятая Кайлом). Вот способ исправить это:
long maximum = Long.signum(a) == Long.signum(b) ? Long.MAX_VALUE : Long.MIN_VALUE;
if ((a == -1 && b == Long.MIN_VALUE) ||
(a != -1 && a != 0 && ((b > 0 && b > maximum / a) ||
(b < 0 && b < maximum / a))))
{
// Overflow
}
это не общее решение для любого MIN_VALUE
и MAX_VALUE
, но это общее для Java Long
и Integer
и любое значение a
и b
.
возможно:
if(b!= 0 && a * b / b != a) //overflow
Не уверен в этом "решении".
Edit: добавлено b != 0.
перед вами downvote: a * b / b не будет оптимизирован. Это будет ошибка компилятора. Я до сих пор не вижу случая, когда ошибка переполнения может быть замаскирована.
возможно, это поможет вам:
/**
* @throws ArithmeticException on integer overflow
*/
static long multiply(long a, long b) {
double c = (double) a * b;
long d = a * b;
if ((long) c != d) {
throw new ArithmeticException("int overflow");
} else {
return d;
}
}
как было указано, Java 8 имеет математику.xxxExact методы, которые вызывают исключения при переполнении.
Если вы не используете Java 8 для своего проекта, вы все равно можете "заимствовать" их реализации, которые довольно компактны.
вот некоторые ссылки на эти реализации на стороннем веб-сайте, нет гарантии, останутся ли они действительными, но в любом случае вы должны быть в состоянии войти в источник JDK и посмотреть, как они делают свою магию внутри java.lang.Math
класс.
Math.multiplyExact(long, long)
http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8u40-b25/java/lang/Math.java?av=f#882
Math.addExact
http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8u40-b25/java/lang/Math.java?av=f#805
etc, etc.
вот самый простой способ, который я могу придумать
int a = 20;
long b = 30;
long c = a * b;
if(c / b == a) {
// Everything fine.....no overflow
} else {
// Overflow case, because in case of overflow "c/b" can't equal "a"
}
c / C ++ (long * long):
const int64_ w = (int64_) a * (int64_) b;
if ((long) (w >> sizeof(long) * 8) != (long) w >> (sizeof(long) * 8 - 1))
// overflow
java (int * int, извините, я не нашел int64 в java):
const long w = (long) a * (long) b;
int bits = 32; // int is 32bits in java
if ( (int) (w >> bits) != (int) (w >> (bits - 1))) {
// overflow
}
1.сохраните результат в большом типе (int*int поместите результат в long, long*long в int64)
2.CMP result >> bits and result > > (bits-1)