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Java解惑之表达式谜题(谜题3:长整除 )

谜题3:长整除

Java解惑之表达式谜题(谜题3:长整除 )-第1张图片

这个谜题之所以被称为长整除是因为它所涉及的程序是有关两个long型数值整除的。被除数表示的是一天里的微秒数;而除数表示的是一天里的毫秒数。这个

程序会打印出什么呢?  

public class LongDivision{
        public static void main(String args[]){
         final long MICROS_PER_DAY = 24 * 60 * 60 * 1000 * 1000;        
         final long MILLIS_PER_DAY = 24 * 60 * 60 * 1000;
         System.out.println(MICROS_PER_DAY/MILLIS_PER_DAY);
        }
}

这个谜题看起来相当直观。每天的毫秒数和每天的微秒数都是常量。为清楚起见,它们都被表示成积的形式。每天的微秒数是(24小时/天*60分钟/小时*60秒/

分钟*1000毫秒/秒*1000微秒/毫秒)。而每天的毫秒数的不同之处只是少了最后一个因子1000。 当你用每天的毫秒数来整除每天的微秒数时,除数中所有的因子都被约掉了,只剩下1000,这正是每毫秒包含的微秒数。 除数和被除数都是long类型的,long类型大到了可以很容易地保存这两个乘积而不产生溢出。因此,看起来程序打印的必定是1000。 遗憾的是,它打印的是5。这里到底发生了什么呢? 


问题在于常数MICROS_PER_DAY的计算“确实”溢出了。尽管计算的结果适合放入long中,并且其空间还有富余,但是这个结果并不适合放入int中。这个计

算完全是以int运算来执行的,并且只有在运算完成之后,其结果才被提升到long,而此时已经太迟了:计算已经溢出了,它返回的是一个小了200倍的数值。从int提升到long是一种拓宽原始类型转换(widening primitive conversion),它保留了(不正确的)数值。这个值之后被MILLIS_PER_DAY整除,而MILLIS_PER_DAY的计算是正确的,因为它适合int运算。这样整除的结果就得到了5。 


那么为什么计算会是以int运算来执行的呢?因为所有乘在一起的因子都是int 数值。当你将两个int数值相乘时,你将得到另一个int数值。Java不具有目标确定类型的特性,这是一种语言特性,其含义是指存储结果的变量的类型会影响到计算所使用的类型。 


通过使用long常量来替代int常量作为每一个乘积的第一个因子,我们就可以很容易地订正这个程序。这样做可以强制表达式中所有的后续计算都用long运

作来完成。尽管这么做只在MICROS_PER_DAY表达式中是必需的,但是在两个乘积中都这么做是一种很好的方式。相似地,使用long作为乘积的“第一个”数值也并不总是必需的,但是这么做也是一种很好的形式。在两个计算中都以long 数值开始可以很清楚地表明它们都不会溢出。下面的程序将打印出我们所期的1000:  

public class LongDivision{
       public static void main(String args[ ]){
              final long MICROS_PER_DAY = 24L * 60 * 60 * 1000 * 1000;   
              final long MILLIS_PER_DAY = 24L * 60 * 60 * 1000;
              System.out.println(MICROS_PER_DAY/MILLIS_PER_DAY);
         }
}


这个教训很简单:当你在操作很大的数字时,千万要提防溢出——它可是一个缄默杀手。即使用来保存结果的变量已显得足够大,也并不意味着要产生结果的计算具有正确的类型。当你拿不准时,就使用long运算来执行整个计算。 语言设计者从中可以吸取的教训是:也许降低缄默溢出产生的可能性确实是值得做的一件事。这可以通过对不会产生缄默溢出的运算提供支持来实现。程序可以抛出一个异常而不是直接溢出,就像Ada所作的那样,或者它们可以在需要的时

候自动地切换到一个更大的内部表示上以防止溢出,就像Lisp所作的那样。这两种方式都可能会遭受与其相关的性能方面的损失。降低缄默溢出的另一种方式是支持目标确定类型,但是这么做会显著地增加类型系统的复杂度 


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