理解 Java Integer.parseInt(String s, int radix) 源代码

Question

我正在查看 java.lang.Integer 的 parseInt 方法的源代码。

public static int parseInt(String s, int radix)
            throws NumberFormatException
{
    /*
     * WARNING: This method may be invoked early during VM initialization
     * before IntegerCache is initialized. Care must be taken to not use
     * the valueOf method.
     */

    if (s == null) {
        throw new NumberFormatException("s == null");
    }

    if (radix < Character.MIN_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " less than Character.MIN_RADIX");
    }

    if (radix > Character.MAX_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " greater than Character.MAX_RADIX");
    }

    int result = 0;
    boolean negative = false;
    int i = 0, len = s.length();
    int limit = -Integer.MAX_VALUE;
    int multmin;
    int digit;

    if (len > 0) {
        char firstChar = s.charAt(0);
        if (firstChar < '0') { // Possible leading "+" or "-"
            if (firstChar == '-') {
                negative = true;
                limit = Integer.MIN_VALUE;
            } else if (firstChar != '+')
                throw NumberFormatException.forInputString(s);

            if (len == 1) // Cannot have lone "+" or "-"
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            i++;
        }
        multmin = limit / radix;
        while (i < len) {
            // Accumulating negatively avoids surprises near MAX_VALUE
            digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
            if (digit < 0) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            if (result < multmin) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            result *= radix;
            if (result < limit + digit) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            result -= digit;
        }
    } else {
        throw NumberFormatException.forInputString(s);
    }
    return negative ? result : -result;
}

我可以看到multmin 以某种方式被用于检测正反两面的整数溢出。但我很难理解如何。

我也不明白为什么我们在计算时将结果保持为负数，如果没有检测到负数，则在最后将其设为正数。

Answer 1

此方法旨在在s 表示的整数超出[Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE] 即[-2147483648, 2147483647] 范围时抛出异常。

算法执行重复的乘法和加法，最终可能导致溢出。该算法通过提前检查操作数来避免溢出。

检查溢出

检查result + digit 是否会导致溢出而不实际添加它们的最简单方法是检查：

if (result > limit - digit) // result, limit and digit are positive

检查result * radix 是否会导致溢出而不实际相乘的最简单方法是检查：

if (result > limit / radix) // result, limit and radix are positive

这就解释了limit = Integer.MAX... 和multmin = limit / radix 的作用。

为什么要“负积累”？

算法分离出符号并对剩余的数字进行操作（处理一种情况更容易）。它必须处理的一种特殊情况是-2147483648；在这种情况下，限制必须设置为2147483648，这超出了Integer 的范围。

对于负累积，限制可以设置为-2147483648。请注意，上述“if”条件必须针对负数进行如下调整：

if (result < limit + digit) // result and limit are negative
if (result < limit / radix) // result and limit are negative

以下是算法内部每一步发生的粗略概述：

// parseInt("123", 10)
  limit: -2147483647 (-Integer.MAX_VALUE)
multmin: -214748364
 result: -1
 result: -12
 result: -123

// parseInt("2147483648", 10)
  limit: -2147483647 (-Integer.MAX_VALUE)
multmin: -214748364
 result: -2
 result: -21
 result: -214
 result: -2147
 result: -21474
 result: -214748
 result: -2147483
 result: -21474836
 result: -214748364
 result: Overflow (after multiplication, before subtraction)

Answer 2

multmin 是如何工作的？

multmin 用于以下代码：

if (result < multmin) {
    throw NumberFormatException.forInputString(s);
}

• 如果当前结果小于multmin，则下一代结果 必须溢出，所以抛出异常：

  if result < multmin, ------> result < limit / radix (beacause multmin = limit / radix) ------> result * radix < limit ------> result * radix - digit < limit (overflow).

• 如果当前结果大于等于multmin，我们可以 断言 result * radix >= limit 没有溢出，所以继续检查result * radix - digit 是否溢出：

  if (result < limit + digit) { throw NumberFormatException.forInputString(s); }

为什么要用负数？

因为Integer.MIN_VALUE(-2147483648) 的绝对 值大于Integer.MAX_VALUE (2147483647)。

假设我们有一个POSITIVE版本，当输入数字以'+'开头时，我们可以将limit设置为Integer.MAX_VALUE。 但是，当输入数字以'-'开头时，我们不能将limit设置为2147483648，这是一个溢出值。