Clojure 整数溢出答案

【问题标题】：Clojure integer overflowClojure 整数溢出
【发布时间】：2012-08-19 18:09:20
【问题描述】：

我正在运行 Clojure 1.4.0。为什么如果我添加 Integer/MAX_VALUE 和 1，我会得到一个 Long，但如果我将 Integer/MAX_VALUE 添加到自身，我会得到一个异常？

=> (def one 1)
=> (class one)
java.lang.Integer
=> (def max-plus-one (+ Integer/MAX_VALUE one))
=> max-plus-one
2147483648
=> (class max-plus-one)
java.lang.Long

=> (+ Integer/MAX_VALUE Integer/MAX_VALUE)
java.lang.ArithmeticException: integer overflow (NO_SOURCE_FILE:0)

他们不应该以同样的方式行事吗？为什么加两个MAX_VALUE会溢出而加1却不会？

我见过this SO question，但他们的行为与我不同。

【问题讨论】：

标签： clojure jvm

【解决方案1】：

这很奇怪，我在 Ubuntu 12.04 64 位上看到 Clojure 1.4.0 和 Java(TM) SE 运行时环境（构建 1.7.0_06-b24）的不同结果：

user=> *clojure-version*
{:major 1, :minor 4, :incremental 0, :qualifier nil}
user=> (+ Integer/MAX_VALUE Integer/MAX_VALUE)
4294967294
user=> (type 1)
java.lang.Long
user=> (def max-plus-one (+ Integer/MAX_VALUE one))
#'user/max-plus-one
user=> max-plus-one
2147483648
user=> (type max-plus-one)
java.lang.Long
user=> (+ Integer/MAX_VALUE Integer/MAX_VALUE)
4294967294

您可以随时查看Java classes which clojure.core uses for numerics，了解功能是如何实现的：

+运算符的实现在：

(defn +
  "Returns the sum of nums. (+) returns 0. Does not auto-promote
  longs, will throw on overflow. See also: +'"
  {:inline (nary-inline 'add 'unchecked_add)
   :inline-arities >1?
   :added "1.2"}
  ([] 0)
  ([x] (cast Number x))
  ([x y] (. clojure.lang.Numbers (add x y)))
  ([x y & more]
     (reduce1 + (+ x y) more)))

加长的Java实现：

final public Number add(Number x, Number y){
    return num(Numbers.add(x.longValue(),y.longValue()));
}

编辑：使用 Clojure 1.2.1 测试
我已经使用 Clojure 1.2.1 进行了快速测试，并且使用该版本的 Clojure 我可以完全了解您的行为。

user=> *clojure-version*
{:major 1, :minor 2, :incremental 1, :qualifier ""}
user=> (def one 1)
#'user/one
user=> (class 1)
java.lang.Integer
user=> (def max-plus-one (+ Integer/MAX_VALUE one))
#'user/max-plus-one
user=> max-plus-one
2147483648
user=> (class max-plus-one)
java.lang.Long
user=> (+ Integer/MAX_VALUE Integer/MAX_VALUE)
java.lang.ArithmeticException: integer overflow (NO_SOURCE_FILE:0)

我会说您使用 Clojure 1.2.x 进行了测试，而不是 1.4.0。你的 REPL 中 *clojure-version* 的值是多少？

【讨论】：

你是对的：{:major 1, :minor 2, :incremental 1, :qualifier ""}。我安装了 1.4.0，但似乎 Sublime Text 2 REPL 使用自己的 Clojure。
我过去也有过类似的经历，当时我的机器上有多个版本的 Clojure。
是的，看起来 SublimeREPL 插件运行 lein repl，由于某种原因正在加载 Clojure 1.2.1。
好吧，对于那些好奇为什么lein repl 的版本与你的clj 版本不同的人：github.com/technomancy/leiningen/issues/337 和stackoverflow.com/questions/10135440/…

【解决方案2】：

看起来你已经有了答案，但这里还有一些其他有趣的观点：

java（所有版本）和 clojure（>1.3.0）的默认行为在溢出时的行为不同

在java中

(Long.MAX_VALUE + 1) == Long.MIN_VALUE
(Integer.MAX_VALUE + 1) == Integer.MIN_VALUE

// cast required to avoid promoting to int
(Byte.MAX_VALUE + (byte)1) == Byte.MIN_VALUE

这是因为算术在 jvm 上默认包装

在 clojure (>1.3.0) 中

(inc Long.MAX_VALUE) 
   => ArithmeticOverflow

(inc Integer/MAX_VALUE) 
   => a long with value Integer/MAX_VALUE + 1
(int (inc Integer/MAX_VALUE)) 
   => IllegalArgumentException Value 
      out of range for int: 2147483648

clojure 确实有一些类似 java 的操作版本

(unchecked-inc Long.MAX_VALUE) => Long.MIN_VALUE

您可以通过将 *unchecked-math* 设置为 true 来将未选中的操作设为默认值

(set! *unchecked-math* true)
(inc Long/MAX_VALUE) 
    => (Long.MIN_VALUE)
(int (inc Integer/MAX_VALUE)) 
    => (Integer.MIN_VALUE) of type Integer

还有很多其他有趣的(unchecked-*) 操作。

【讨论】：

【解决方案3】：

从 1.3.0 版开始，Clojure 对所有原始数字都使用 Long。你只需要使用更大的数字来获得溢出。

 (def max-plus-one (+ Long/MAX_VALUE one))

【讨论】：

奇怪的是 (class 1) 或 (type 1) 在 cdmckay 的情况下似乎返回 'java.lang.integer' 而不是 long。如果他运行 Clojure 1.4.0，那不应该发生。