为什么 i = i + i 给我 0？

Question

我有一个简单的程序：

public class Mathz {
    static int i = 1;
    public static void main(String[] args) {    
        while (true){
            i = i + i;
            System.out.println(i);
        }
    }
}

当我运行这个程序时，我在输出中看到的只是0 for i。我预计第一轮我们会有i = 1 + 1，然后是i = 2 + 2，然后是i = 4 + 4等等。

这是因为一旦我们尝试在左侧重新声明i，它的值就会重置为0？

如果有人能告诉我更详细的信息，那就太好了。

将int 更改为long，它似乎正在按预期打印数字。我对它达到最大 32 位值的速度感到惊讶！

Answer 1

这是正确的，但经过 31 次迭代，1073741824 + 1073741824 计算不正确（溢出），之后只打印 0。

您可以重构以使用 BigInteger，这样您的无限循环将正常工作。

public class Mathz {
    static BigInteger i = new BigInteger("1");
    
    public static void main(String[] args) {    
        
        while (true){
            i = i.add(i);
            System.out.println(i);
        }
    }
}

Answer 2

问题是由于整数溢出。

在 32 位二进制补码算法中：

i 确实开始时具有 2 的幂值，但是一旦达到 2³⁰，就会开始溢出行为：

2³⁰ + 2³⁰ = -2³¹

-2³¹ + -2³¹ = 0

...在int 算术中，因为它本质上是算术模 2^32。

Answer 3

简介

问题是整数溢出。如果溢出，它会回到最小值并从那里继续。如果它下溢，它会回到最大值并从那里继续。下图是里程表。我用它来解释溢出。这是一个机械溢出，但仍然是一个很好的例子。

在里程表中，max digit = 9，因此超出最大值意味着9 + 1，它会继续并给出0；但是没有更高的数字可以更改为1，因此计数器重置为zero。你明白了 - 现在想到“整数溢出”。

int 类型的最大十进制文字是 2147483647 (2³¹-1)。全部 从 0 到 2147483647 的十进制文字可能出现在 int 的任何位置 文字可能出现，但文字 2147483648 可能仅作为 一元否定运算符的操作数 -.

如果整数加法溢出，则结果为低位 一些足够大的数学和的位 二进制补码格式。如果发生溢出，则 结果与两者的数学和的符号不同 操作数值。

因此，2147483647 + 1 溢出并环绕到 -2147483648。因此int i=2147483647 + 1 将被溢出，这不等于2147483648。此外，您说“它总是打印 0”。它没有，因为 http://ideone.com/WHrQIW。下面，这 8 个数字显示了它旋转和溢出的点。然后它开始打印 0。此外，不要对它的计算速度感到惊讶，今天的机器速度很快。

268435456
536870912
1073741824
-2147483648
0
0
0
0

为什么整数溢出会“环绕”

^{Original PDF}

Answer 4

我将使用一个 8 位数字进行说明，因为它可以在很短的篇幅内完全详细说明。十六进制数以 0x 开头，而二进制数以 0b 开头。

8 位无符号整数的最大值为 255（0xFF 或 0b11111111）。 如果加 1，通常期望得到：256（0x100 或 0b100000000）。 但由于位太多 (9)，超过了最大值，所以第一部分被丢弃，有效地留下 0（0x(1)00 或 0b(1)00000000，但 1 被丢弃）。

所以当你的程序运行时，你会得到：

1 = 0x01 = 0b1
2 = 0x02 = 0b10
4 = 0x04 = 0b100
8 = 0x08 = 0b1000
16 = 0x10 = 0b10000
32 = 0x20 = 0b100000
64 = 0x40 = 0b1000000
128 = 0x80 = 0b10000000
256 = 0x00 = 0b00000000 (wraps to 0)
0 + 0 = 0 = 0x00 = 0b00000000
0 + 0 = 0 = 0x00 = 0b00000000
0 + 0 = 0 = 0x00 = 0b00000000
...

Answer 5

int 类型的最大十进制文字是 2147483648 (=2³¹)。从 0 到 2147483647 的所有十进制文字都可能出现在可能出现 int 文字的任何位置，但文字 2147483648 可能仅作为一元否定运算符 - 的操作数出现。

如果整数加法溢出，则结果是数学和的低位，以一些足够大的二进制补码格式表示。如果发生溢出，则结果的符号与两个操作数值的数学和的符号不同。

Answer 6

i 的值使用固定数量的二进制数字存储在内存中。当一个号码需要的位数多于可用位数时，仅存储最低位（最高位丢失）。

将i 添加到自身与将i 乘以2 相同。就像十进制数乘以十可以通过将每个数字向左滑动并在右侧放一个零来执行一样，二进制数乘以二也可以以相同的方式执行。这会在右侧添加一个数字，因此左侧会丢失一个数字。

这里的起始值为1，所以如果我们用8位数字来存储i（例如），

• 0次迭代后，值为00000001
• 1次迭代后，值为00000010
• 经过2次迭代，值为00000100

以此类推，直到最后的非零步骤

• 7次迭代后，值为10000000
• 8次迭代后，值为00000000

无论分配多少二进制数字来存储数字，无论起始值是什么，最终所有数字都会被推到左边而丢失。在那之后，继续将数字加倍不会改变数字 - 它仍将由全零表示。

Answer 7

由于我没有足够的声誉，我无法在 C 语言中发布具有受控输出的同一程序的输出图片，您可以自己尝试一下，看看它实际上打印了 32 次，然后由于溢出而解释为 i=1073741824 + 1073741824 更改为 -2147483648 和另外一个加法超出 int 范围并变为 Zero 。

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

int main()
{
static int i = 1;

    while (true){
        i = i + i;
      printf("\n%d",i);
      _getch();
    }
      return 0;
}

Answer 8

static int i = 1;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true){
            i = i + i;
            System.out.println(i);
            Thread.sleep(100);
        }
    }

输出：

2
4
8
16
32
64
...
1073741824
-2147483648
0
0

when sum > Integer.MAX_INT then assign i = 0;

Answer 9

对于调试此类情况，最好减少循环中的迭代次数。用这个代替你的while(true)：

for(int r = 0; r<100; r++)

然后您可以看到它以 2 开头，并且将值加倍直到导致溢出。

Answer 10

不，它不只打印零。

把它改成这个，你会看到会发生什么。

    int k = 50;
    while (true){
        i = i + i;
        System.out.println(i);
        k--;
        if (k<0) break;
    }

发生的事情称为溢出。