java中int算法的有趣现象

2022-06-17 22:16:40

今天无意中发现一个怪事，当时没理解，后来跟网友讨论了才知道原理，是关于int值的加法算法，两段代码如下：

代码1：

    @Test

    public void test1() {

        int stackLength = ;

        int count = ;

        try {

            while(true){

                count++;

                stackLength += stackLength; //每次打印的值为0

                System.out.println("stackLength="+count+"次:: "+stackLength);

            }

        } catch (Exception e) {

            System.out.println("occur exception!!! stackLength="+stackLength);

        }

    }

控制台输出结果很奇怪，全都是0，：

stackLength=21719次:: 0
stackLength=21720次:: 0
stackLength=21721次:: 0
stackLength=21722次:: 0
stackLength=21723次:: 0
stackLength=21724次:: 0
stackLength=21725次:: 0

…… 由于打印太快，已经计算了2万多次。

代码2：

    @Test

    public void test2() {

        int stackLength = 1;

        int count = 0;

        try {

            while(true){

                count++;

                stackLength += 1;

                System.out.println("stackLength="+count+"次:: "+stackLength);

            }

        } catch (Exception e) {

            System.out.println("occur exception!!! stackLength="+stackLength);

        }

    }

控制台打印结果正常，是一个数一个数加上去的：

stackLength=21211次:: 21212
stackLength=21212次:: 21213
stackLength=21213次:: 21214
stackLength=21214次:: 21215
stackLength=21215次:: 21216
stackLength=21216次:: 21217
stackLength=21217次:: 21218
stackLength=21218次:: 21219
stackLength=21219次:: 21220
stackLength=21220次:: 21221
stackLength=21221次:: 21222
stackLength=21222次:: 21223

……

思路

这就很奇怪了，代码1和代码2中，只有一行代码不一样，

在代码1中为stackLength += stackLength;

在代码2中为stackLength += 1;

但是运行2万多次后，结果却大相径庭。后来与网友讨论才明白其中原理如下：

先说 i+=i 吧，二进制运算的知识。
初始值1 就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 ,

加自己就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010.

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 + 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 就=2+2

结果就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 也就是4

一直到31次的时候，

就变成 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

这个值是最小负数。

因为 int是32位。当最高符号位超出32位，最后两个最大的负数相加的时候，符号位也变成0了，后32位都是0，就是32个0，所以后面就一直是0了。
当是33位时，两个最大负数相加，连33位都变成了0
因为int只能取32位
所以就是0
然后后面就一直是0+0了

好了，明白了这个道理，我们来看看是不是这样的，首先把源码改成如下：

例子3：

    @Test

    public void test3() {

        int stackLength = 1;

        int count = 0;

        try {

            while(true){

                count++;

                stackLength += stackLength;

                System.out.println("stackLength="+count+"次:: "+stackLength);

                if(count > 40){

                    break;

                }

            }

        } catch (Exception e) {

            System.out.println("occur exception!!! stackLength="+stackLength);

        }

    }

控制台打印如预期之中：

stackLength=1次:: 2
stackLength=2次:: 4
stackLength=3次:: 8
stackLength=4次:: 16
stackLength=5次:: 32
stackLength=6次:: 64
stackLength=7次:: 128
stackLength=8次:: 256
stackLength=9次:: 512
stackLength=10次:: 1024
stackLength=11次:: 2048
stackLength=12次:: 4096
stackLength=13次:: 8192
stackLength=14次:: 16384
stackLength=15次:: 32768
stackLength=16次:: 65536
stackLength=17次:: 131072
stackLength=18次:: 262144
stackLength=19次:: 524288
stackLength=20次:: 1048576
stackLength=21次:: 2097152
stackLength=22次:: 4194304
stackLength=23次:: 8388608
stackLength=24次:: 16777216
stackLength=25次:: 33554432
stackLength=26次:: 67108864
stackLength=27次:: 134217728
stackLength=28次:: 268435456
stackLength=29次:: 536870912
stackLength=30次:: 1073741824
stackLength=31次:: -2147483648
stackLength=32次:: 0
stackLength=33次:: 0
stackLength=34次:: 0
stackLength=35次:: 0
stackLength=36次:: 0
stackLength=37次:: 0
stackLength=38次:: 0
stackLength=39次:: 0
stackLength=40次:: 0
stackLength=41次:: 0

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