整数溢出体现的哲学道理_编程技术网-程序员技术内容聚合平台

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?一、背景

今天一个小伙伴发了一个demo 问结果是啥为什么

public class WhileTest {
 public static void main(String[] args) {
 int i 
 while (true){
 if(i 10){
 System.out.println(i);
}

有些回答10 有些回答居然是9.....

小伙伴们运行就会发现打印了好多次10。

可能很多小伙伴觉得so easy 溢出了呗负数了呗。

请问哪个负数最大值 1是几

能不能清晰地从二进制角度去讲解

面试官说 if 能 ?then 能否讲讲体现出啥哲理

are you kidding me ?咋还扯到哲学了

这个面试官惹不起咱不面了还是主动回家等消息吧......

二、分析

首先这是单线程单线程都是顺序执行的 if条件是等于10为真怎么可能打印出来的是9

另外的话我们看初始化是0 然后while循环是恒真的那么i 会一直执行当加到10的时候? 下面肯定会打印出来的。

那么然后呢然后一直增加对吧

那么如果一直增加到整数最大值怎么办会发生什么???

我们先看下整数最大值如果再 1会怎样

int i Integer.MAX_VALUE;
 System.out.println(i 
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);

发现结果是 -2147483648 是负数而且是整数的最小值

因此再一直加1是不是又到了0 然后到10 然后又打印一次对吧然后继续循环.....

小伙伴们运行就会发现打印了好多次10。

那么为什么会酱紫

int 类型在 Java 中是“有符号”的所谓“有符号”就是有正负。

大家知道计算机中用二进制表示所有的信息 java中整数是4个字节一个字节8位即32位其中首位是符号位如果是1表示负数 0则表示整数。

但是如果正数过大了例如 2^31 计算机不得不把首位变成 1 并且很快就忘了这是溢出情况把它按照正常的方式输出了于是就成了负的。

其实也不能怪它它没有办法自动处理超过溢出的情况因为 32 位是固定的它不能因为溢出而临时扩展到 33 位之类的。

这和钟表很相似

十二小时表示法的时钟转到了中午12点然后会怎样

盘面就那么大总不能给你变出个13吧虽然我们知道是下午1点但是其盘面的效果和凌晨1点没区别。

2^31 - 1 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 2147483647

2^31?????? 2^31 - 1 1 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 -2147483648

溢出变成 0 的话道理也一样。你想如果一个数大到最后 32 位都是 0 了那计算机只能把它认作 0。

这种情况有很多例如 2^32 就是一共 33 位首位 1 后面 32 位都是 0。

我们从二进制的角度可以清晰的认识到 2^31 - 1 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 2147483647? 加一后二进制逢二进一确实是整数能表示的最小值? ? ?2^31?????? 2^31 - 1 1 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 -2147483648。

另外为啥整数的最大值是2的31次方-1 而不是32次方

因为首位是符号位因此数据位只有31位。31位全为1才是最大值

那么值为?2^30 2^29 ... 2^0 ?2^31-1次。

为啥最小值是2^31

最小值肯定为负数则首位为1 那么剩下31位最小的话必定都为0。因此值为1*2^31 0 ... 0 2^31。

三、教训

1996年6月4日阿丽亚娜5型运载火箭 Ariane 5 在法国库鲁的欧洲运载火箭发射场发射 37秒后火箭解体并爆炸。火箭的开发费用大约70亿美元火箭本体及运载的设备价值约5亿美元。两周后的调查报告指出爆炸原因由于火箭某段控制程序直接移植自阿丽亚娜4型火箭其中一个需要接收64位数据的变量为了节省存储空间而使用了16位字节从而在控制过程中产生了整数溢出导致导航系统对火箭控制失效程序进入异常处理模块引爆自毁。