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java - 两个签名 Java 'long' 值的饱和加法

coder 2024-03-07 原文

如何在 Java 中添加两个 long 值，以便在结果溢出时将其限制在 Long.MIN_VALUE..Long.MAX_VALUE 范围内?

要添加整数，可以执行 long 精度的算术并将结果转换回 int，例如:

int saturatedAdd(int x, int y) {
  long sum = (long) x + (long) y;
  long clampedSum = Math.max((long) Integer.MIN_VALUE,
                             Math.min(sum, (long) Integer.MAX_VALUE));
  return (int) clampedSum;
}

或

import com.google.common.primitives.Ints;

int saturatedAdd(int x, int y) {
  long sum = (long) x + (long) y;
  return Ints.saturatedCast(sum);
}

但在 long 的情况下，没有更大的原始类型可以容纳中间(未钳位)和。

因为这是 Java，我不能使用 inline assembly (特别是 SSE 的饱和添加指令。)

可以使用BigInteger来实现，例如

static final BigInteger bigMin = BigInteger.valueOf(Long.MIN_VALUE);
static final BigInteger bigMax = BigInteger.valueOf(Long.MAX_VALUE);

long saturatedAdd(long x, long y) {
    BigInteger sum = BigInteger.valueOf(x).add(BigInteger.valueOf(y));
    return bigMin.max(sum).min(bigMax).longValue();
}

然而，性能很重要，因此这种方法并不理想(尽管对测试有用。)

我不知道避免分支是否会显着影响 Java 的性能。我认为它可以，但我想对有和没有分支的方法进行基准测试。

相关:How to do saturating addition in C?

最佳答案

您应该能够根据数字的符号将其分为四种情况: 如果其中一个数字为零，则答案为另一个数字。 如果一个为正，另一个为负，则不能溢出或下溢。 如果两者都是积极的，你只能溢出。 如果两者都是负数，则只能下溢。

只需对最后两种情况进行额外的计算，看看它是否会导致不希望的情况:

if(x == 0 || y == 0 || (x > 0 ^ y > 0)){
  //zero+N or one pos, another neg = no problems
  return x+y;
}else if(x > 0){
  //both pos, can only overflow
  return Long.MAX_VALUE - x < y ? Long.MAX_VALUE : x+y;
}else{
  //both neg, can only underflow
  return Long.MIN_VALUE - x > y ? Long.MIN_VALUE : x+y;
}

关于java - 两个签名 Java 'long' 值的饱和加法，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/2632392/

饱和ampcodelongBigIntegerjavabit-manipulationmathsignal-processinginteger-overflow

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