【问题标题】：How can I detect integer overflow on 32 bits int?如何检测 32 位 int 上的整数溢出？
【发布时间】：2014-02-09 14:21:16
【问题描述】：

我知道这样的话题被问了好几次，但是我的问题是关于完整的 32 位 int 的溢出。例如：

  11111111111111111111111111111111 +
  00000000000000000000000000000001 =
  00000000000000000000000000000000   //overflow!

我发现topic 有类似的问题，但是算法并不完美。

  11111111111111111111111111111111 +
  00000000000000000000000000000000 =
  00000000000000000000000000000000  //overflow!

有没有什么简单、快速、安全的检查方法？

【问题讨论】：

securecoding.cert.org/confluence/display/java/…
顺便说一句，Java int 始终为 32 位（无论您的给定 JVM 在 [stackoverflow.com/questions/18017752/… 上运行的架构如何）：“默认情况下，int 数据类型是 32 位有符号二进制补码整数，最小值为 -231，最大值为 231-1" (docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/…)。所以这里的 32 位规范似乎有点无关紧要/没有实际意义。

标签： java integer bit-manipulation integer-overflow integer-arithmetic

【解决方案1】：

`Math.addExact` 溢出时抛出异常

从 Java 8 开始，Math 类中有一组方法：

……以及长期的版本。

如果发生溢出，这些方法中的每一个都会抛出ArithmeticException。否则，如果它在范围内，它们会返回正确的结果。

加法示例：

int x = 2_000_000_000;
int y = 1_000_000_000;
try {
    int result = Math.addExact(x, y);
    System.out.println("The proper result is " + result);
} catch(ArithmeticException e) {
    System.out.println("Sorry, " + e);
}

看到这个code run live at IdeOne.com。

对不起，java.lang.ArithmeticException：整数溢出

【讨论】：

【解决方案2】：

long test = (long)x+y;
if (test > Integer.MAX_VALUE || test < Integer.MIN_VALUE)
   // Overflow!

【讨论】：

x & y 是否被认为是 long 的？如果它们是 int 的，我认为这不会起作用（因为在长时间转换之前溢出不会被检测到）；我说的对吗？
你不正确。 X 在加法之前被强制转换（优先级）。 long+int int 被转换为 long，你最终得到 long+long。因此，整个操作以 64 位精度完成。
好吧，所以强制转换优先于加法运算符。谢谢！

【解决方案3】：

试试这个方法：

boolean isOverflow(int left, int right) {
    return right > 0
            ? Integer.MAX_VALUE - right < left
            : Integer.MIN_VALUE - right > left;
}

发件人：https://wiki.sei.cmu.edu/confluence/display/java/NUM00-J.+Detect+or+prevent+integer+overflow

【讨论】：

未检测到isOverflow(-47483648, -100000000) 中的溢出。
这实际上不是溢出 :)

【解决方案4】：

可以通过两个操作数的最高有效位的逻辑表达式和（截断的）结果来检测溢出（我从 MC68030 手册中获取了逻辑表达式）：

/**
 * Add two int's with overflow detection (r = s + d)
 */
public static int add(int s, int d) throws ArithmeticException {
    int r = s + d;
    if (((s & d & ~r) | (~s & ~d & r)) < 0)
        throw new ArithmeticException("int overflow add(" + s + ", " + d + ")");
    return r;
}

【讨论】：

Java 8 的 addExact 被编码为 if (((s ^ r) & (d ^ r)) < 0)。

【解决方案5】：

我能想到的最直观的方法：将总和（或差）计算为long，然后将该总和转换为int，看看它的值是否发生了变化。

long longSum = (long) a + b;
int sum = (int) longSum;
if (sum == longSum) {
    // sum contains the correct result
} else {
    // overflow/underflow
}

请记住，在现代 64 位处理器上，使用 longs 的效率不低于使用 ints（可能相反）。因此，如果您可以在检查溢出或使用longs 之间进行选择，请选择后者。

【讨论】：

Math.addExact 溢出时抛出异常

`Math.addExact` 溢出时抛出异常