Math.abs 返回 Integer.Min_VALUE 的错误值

Question

此代码：

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

返回 -2147483648

它不应该返回绝对值 2147483648 吗？

Answer 1

Integer.MIN_VALUE 为 -2147483648，但 32 位整数可以包含的最大值为 +2147483647。尝试用 32 位 int 表示 +2147483648 将有效地“翻转”为 -2147483648。这是因为，当使用有符号整数时，+2147483648 和 -2147483648 的二进制补码表示形式是相同的。不过，这不是问题，因为 +2147483648 被认为超出范围。

要进一步阅读有关此问题的信息，您可能需要查看有关二进制补码的维基百科文章。

Answer 2

你指出的行为确实是违反直觉的。但是，此行为是由 Math.abs(int) 的 javadoc：

如果参数不为负，则返回该参数。
如果参数为负，则返回参数的否定。

也就是说，Math.abs(int) 的行为应类似于以下 Java 代码：

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

即，在否定情况下为 -x。

根据 JLS 第 15.15 节。 4中，-x等于(~x)+1，其中~是按位求补运算符。

为了检查这听起来是否正确，我们以 -1 为例。

整数值 -1 在 Java 中可以用十六进制表示为 0xFFFFFFFF（使用 println 或任何其他方法检查）。因此，采用 -(-1) 可以得到：

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

所以，它有效。

现在让我们尝试一下 Integer.MIN_VALUE。知道最低整数可以用 0x80000000 表示，即第一位设置为 1，其余 31 位设置为 0，我们有：

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

这就是为什么 Math.abs( Integer.MIN_VALUE) 返回 Integer.MIN_VALUE。另请注意，0x7FFFFFFF 是 Integer.MAX_VALUE。

那么，我们如何避免未来由于这种反直觉的返回值而出现问题呢？

• 我们可以，正如指出的那样@Bombe，将我们的 int 转换为 long 。然而，我们必须要么

  • 将它们转换回 int，这不起作用，因为
    Integer.MIN_VALUE == (int) Math.abs((long)Integer.MIN_VALUE)。
  • 或者以某种方式继续使用 long，希望我们永远不会使用等于 Long.MIN_VALUE 的值调用 Math.abs(long) >，因为我们还有 Math.abs(Long.MIN_VALUE) == Long.MIN_VALUE。

• 我们可以在任何地方使用 BigInteger，因为 BigInteger.abs() 确实总是返回正值。这是一个很好的替代方案，尽管比操作原始整数类型慢一点。

• 我们可以为 Math.abs(int) 编写自己的包装器，如下所示：

/**
 * 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);
}

• 使用整数按位与清除高位，确保结果非负：int Positive = value & Integer.MAX_VALUE（本质上是从 Integer.MAX_VALUE 溢出到 0，而不是 Integer.MIN_VALUE）

最后要注意的是，此问题似乎认识有一段时间了。例如，请参阅有关相应 findbugs 规则的此条目。

Answer 3

以下是 Java 文档在 javadoc：

请注意，如果参数等于
Integer.MIN_VALUE 的值，
最负的可表示 int 值，
结果是相同的值，即
为负数。

Answer 4

要查看您期望的结果，请将 Integer.MIN_VALUE 转换为 long：

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

Answer 5

Java 15 中对此进行了修复，将使用 int 和 long 方法。它们将出现在类

java.lang.Math and java.lang.StrictMath

方法中。

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

如果您通过

Integer.MIN_VALUE

或

Long.MIN_VALUE

抛出异常。

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

我想看看 Long.MIN_VALUE 或 Integer.MIN_VALUE 是否传递正值将返回而不是异常。

Answer 6

2147483648在java中不能存储为整数，其二进制表示形式与-2147483648相同。

Answer 7

但是 (int) 2147483648L == -2147483648 有一个负数没有正数等价物，因此它没有正值。您将在 Long.MAX_VALUE 中看到相同的行为。

Answer 8

Math.abs 并不总是适用于大数字，我使用我 7 岁时学到的这个小代码逻辑！

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