除了重写算术运算符之外，还有其他方法可以在 Java 中实现“溢出安全”算术运算吗？

Question

所以这是我的问题。自从我学习了 Java，我就知道算术上溢和下溢可能存在，Java 编译器不会向你抱怨。现在我想出了一个 Operation 类，其中包含“溢出安全”整数 +、-、* 方法。这样如果计算溢出，就会抛出算术异常。

public final class Operation{

    public static int aDD (int a, int b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Integer Addition Overflow");
    }
    return a + b;
    }

    public static int sUB (int a, int b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Integer Subtraction Overflow");
    }
    return a - b;
    }

    public static int mUL (int a, int b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Integer Multiplication Overflow");
    }
    return a * b;
    }

    public static long aDD (long a, long b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Long Addition Overflow");
    }
    return a + b;
    }

    public static long sUB (long a, long b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Long Subtraction Overflow");
    }
    return a - b;
    }

    public static long mUL (long a, long b) {
    //do something
    if (overflow) {
    throw ArithmeticException("Long Multiplication Overflow");
    }
    return a * b;
    }
}

我想覆盖 Java 中的原始算术运算符。这样我就不需要输入int c = Operation.aDD(a, b); 来使用“溢出安全”算术运算。相反，我只需要输入int c = a + b;

但是，有人告诉我，用户定义的运算符覆盖在 Java 中是不可能的。那么，有没有办法在不覆盖 Java 中的运算符的情况下达到相同的结果。无论如何，这样做是可以接受的，包括混合 Java 和 C++ 代码。（请注意，我现在所有的代码都是用 Java 编写的。但我认为我可以使用转换器将其转换为其他语言。虽然不能保证它是错误的-免费。）我唯一的目标是允许我的旧程序使用“溢出安全”算术运算，而不必将所有a + b 重新分解为Operation.aDD(a, b)。

非常感谢！

Answer 1

您可以使用Xtend。您可以将 Xtend 视为 Java 语言预处理器。它生成纯的、人类可读的 Java 代码。

关于 Xtend 中 operator overloading 的章节。以下是整数运算符“+”的重载方法定义示例：

def static operator_add(IntVar a, IntVar b) {
    return Operation.add(a, b)
}

缺点

Xtend 也是一种语言，有一些小的学习曲线。它与 Java 非常相似，但也融合了 Groovy 和 Scala 语法中的一些部分，例如方法由关键字 'def' 定义，变量由 'var' 或 'val' 定义，否则您可以编写与 Java 相同的代码。您可以选择使用 lambda 方法、扩展方法（如在 C# 中）、多行文本文字和更多好东西。 Xtend 有优秀的 Eclipse 插件，比 Scala 好很多，但不如 vanilla Java。在调试器中评估变量有一些怪癖。使用 Xtend 插件，您可以实时查看 Xtend 代码翻译成的纯 Java 代码。 Idea没有插件。与 Maven 完美集成。

替代方案

Xtend 本身基于Xtext，这是一个用于轻松创建新语言的框架。使用它和Xbase，您可以相对轻松地创建一种与Java 完全相同的新语言，除了运算符'+' 将转换为您想要的任何内容。学习曲线要​​陡峭得多，那时您必须阅读大部分 Xtext 文档。

Answer 2

正如您已经发现的那样，Java 中没有可以使用的运算符重载。

由此可以直接看出，在纯 java 中改变表达式 int a = b + c; 的语义是不可能的。

由于您提到已经拥有 C++ 代码，根据其结构，您可能希望从中构建一个本地库（DLL、SO）并使用 JNI 调用 C++ 代码。如果您的 C++ 代码由许多小 函数/类组成，这将变得不切实际，本机调用所增加的混乱将超过代码重用的效用。不用说，您需要为每个要部署到的平台提供适当的二进制文件。

对于纯 Java 实现，您需要将逻辑（正如您已经弄清楚的那样）重写为执行检查的显式实用方法调用。

核心 Java 库（例如 BigInteger、BigDecimal）更进一步，将它们的类型封装到（通常是不可变的）值对象中，这些值对象（仍然）将操作作为标准方法调用进行。这使得用法更紧凑/更短，因为编译器将提供更多类型检查，并且您不需要使用类名BigDecimal sum = a.add(b); 来限定方法名。不是更漂亮，但它是一个成熟的成语。

Answer 3

另一种选择是混合使用 Java 和 Scala。使用 Scala，您可以按您说的做（我对 Scala 没有真正的经验，但应该很容易），而且将两者混合起来很简单。

例如见Scala: method\operator overloading

然后，如果您编写重载算术函数库，您可以通过导入 Scala 包从 Java 中调用它们，就像在 Java 中所做的那样。