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Math.abs对Integer.Min_VALUE返回错误值

javaabsolute-value
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这段代码：

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

返回值为-2147483648

它难道不应该返回绝对值2147483648吗？

8个回答
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Integer.MIN_VALUE表示的是-2147483648，但32位整数能够容纳的最大值是+2147483647。试图在32位int中表示+2147483648将会有效地"循环回滚"到-2147483648。这是因为，在使用带符号整数时，+2147483648和-2147483648的二进制补码表示是相同的。然而，+2147483648被认为是超出范围的而不是问题。

如果想要更深入地了解这个问题，您可以查看Wikipedia关于二进制补码的文章。

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没问题低估影响是个问题，很可能会带来问题。就我个人而言，我更喜欢在高级语言中采用异常或动态增长的数字系统。 - Maarten Bodewes
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您指出的行为确实是违反直觉的。然而，这种行为是由javadoc for Math.abs(int)指定的：

如果参数不是负数，则返回该参数。 如果参数是负数，则返回参数的相反数。

也就是说，Math.abs(int)应该像以下Java代码一样运行：
public static int abs(int x){
    if (x >= 0) {
        return x;
    }
    return -x;
}

也就是说，在负数情况下，-x。

根据JLS第15.15.4节，-x等于(~x)+1，其中~是按位补码运算符。

为了验证这是否正确，让我们以-1为例。

在Java中，整数值-1可以表示为十六进制的0xFFFFFFFF（用println或任何其他方法检查）。因此，取-(-1)得到：

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

所以，它可以工作。

现在让我们尝试使用 Integer.MIN_VALUE 进行测试。知道最小整数可以用 0x80000000 表示，即第一位设置为 1，其余的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。另外请注意，0x7FFFFFFF 是 Integer.MAX_VALUE。
话虽如此，我们如何避免将来由于这种违反直觉的返回值而出现问题呢？

  • 正如 @Bombe 指出的那样，我们可以在操作前将 int 转换为 long。然而，我们必须做到以下两点：

    • 将它们转换回 int，但这不起作用，因为 Integer.MIN_VALUE == (int) Math.abs((long)Integer.MIN_VALUE)。
    • 或者继续使用 long，希望我们永远不会调用 Math.abs(long) 与等于 Long.MIN_VALUE 的值，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() 总是返回正值。这是一个很好的替代方法，虽然比操作原始整数类型慢一些。

  • 我们可以编写自己的 Math.abs(int) 包装器，像这样：

/**
 * 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);
}
  • 使用整数按位与运算清除高位，确保结果为非负数：int positive = value & Integer.MAX_VALUE（实际上是从Integer.MAX_VALUE溢出到0而不是Integer.MIN_VALUE）

最后需要注意的是，这个问题似乎已经存在一段时间了。例如，请参见有关相应findbugs规则的条目。

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以下是Java文档中Math.abs()的说明javadoc：

请注意，如果参数等于Integer.MIN_VALUE（即可表示的最小负整数值），则结果为该值本身，即为负数。

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为了看到您期望的结果，请将Integer.MIN_VALUE转换为long：
System.out.println(Math.abs((long) Integer.MIN_VALUE));
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一个可能的修复方案，确实！但是这并不能解决 Math.abs 返回负数的反直觉问题：Math.abs(Long.MIN_VALUE) == Long.MIN_VALUE。 - bernard paulus
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@bernardpaulus，除了抛出ArithmeticException之外，它应该做什么？此外，该行为在API文档中得到了明确记录。 - Bombe
对于你的问题，没有一个完美的答案......我只是想指出，这种行为会导致错误，并不能通过使用 Math.abs(long) 来解决。很抱歉我的错误：我以为你提出了使用 Math.abs(long) 作为修复方法，而你只是简单地用它来“看到提问者期望的结果”。对不起。 - bernard paulus
在Java 15中，使用新方法实际上会抛出异常。 - chiperortiz
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在Java 15中，针对这个问题有一个修复方法，它是将int和long转化成方法。它们将出现在类中。

java.lang.Math and java.lang.StrictMath

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

如果您通过了

Integer.MIN_VALUE

或者

Long.MIN_VALUE

抛出了一个异常。

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

我想知道如果传递Long.MIN_VALUE或Integer.MIN_VALUE，是否会返回一个正值而不是异常。

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在Java中，2147483648不能存储在整数中，它的二进制表示与-2147483648相同。

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

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Math.abs对于大数并不总是有效，我使用的是我7岁时学到的一点代码逻辑！

if(Num < 0){
  Num = -(Num);
}
这里的s是什么？ - aioobe
抱歉，我忘记从我的原始代码中更新这一点。 - Dave
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如果在代码片段之前Num等于Integer.MIN_VALUE，那么这会导致什么结果？ - aioobe
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原文链接