Java8无符号整数加法和潜在溢出

Question

我正在练习Cay S.Horstmann的《Java SE 8 for the Really Impatient》一书中的练习。其中一个基于Number类中的改进的练习要求：

编写一个程序，使用< code>int值和无符号运算，对0和2³² - 1之间的数进行加、减、除和比较。说明为什么需要< code>divideUnsigned和< code>remainderUnsigned。

问题是，如果您添加2个无符号整数，总和可能会溢出整数限制。我看不出有什么方法可以防止这种情况发生，而不使用long来存储总和并检查它是否大于Integer.MAX_VALUE。只使用整数可以做到这一点吗？

Answer 1

为了获得无符号int，需要使用＜code＞Integer。parseUnsignedInt（）函数或执行手动计算。记住，Java实际上并没有无符号整数，Java8只是提供了将int视为无符号整数的能力，以便允许更大范围的正数值。

根据整数类的Java 8文档，

无符号整数将通常与负数关联的值映射到大于 MAX_VALUE

因此，无符号整数和有符号整数之间的转换是，如果数字大于或等于零并且小于或等于 Integer.MAX_VALUE，则它保持不变。如果它大于 Integer.MAX_VALUE 但仍在无符号范围内，则要将其存储在 int 中，则需要向其添加 2^31，由于加法溢出被定义为操作的方式，这会将其转换为正确的值。除了像 int 这样的二进制基元之外，溢出和下溢只会导致计数器重置并继续计数。

int min = Integer.MIN_VALUE;            // -2147483648
int max = Integer.MAX_VALUE;            // 2147483647
int overByOne = Integer.MAX_VALUE + 1;  // -2147483648 : same as Integer.MIN_VALUE
int underByOne = Integer.MIN_VALUE - 1; // 2147483647 : same as Integer.MAX_VALUE

他们的练习只是要求您查看Integer类并测试用于无符号操作的各种（Java8中的新方法）方法。Java没有无符号整数原语，但对于integer类中的某些新方法，int值可以被视为无符号。

Answer 2

用于整数值的 Two 补码具有整洁的属性，无论将值解释为有符号还是无符号，对于加法和减法都无关紧要。

因此，即使在CPU级别，也没有用于加/减有符号或无符号数的独特指令。都是诠释的问题。

因此，当您使用有符号 int 类型添加或减去两个无符号数字时，结果可能会在已签名的 int 范围内溢出。但是，当使用 Integer.toUnsignedString 打印现在的负数时，结果将是正确的无符号值，假设该操作甚至没有溢出无符号整数值范围。

这就是为什么< code>java.lang.Integer类只在必要时才提供特殊的无符号运算，例如比较两个无符号值、除法和余数以及从< code>String到< code>long的转换，而从< code>long到< code>int的类型转换对于其他方向已经足够了。