为什么Java不支持无符号整数?

在我看来,这是一个奇怪的遗漏,因为它们允许人们编写不太可能在意外的大输入上产生溢出的代码。

此外,使用无符号整数可以是一种自我文档的形式,因为它们表明无符号整型所要保存的值永远不应该是负数。

最后,在某些情况下,无符号整数对于某些运算(如除法)更有效。

包含这些的缺点是什么?


当前回答

在JDK8中,它确实提供了一些支持。

尽管有Gosling的担忧,但我们仍然可能看到Java对unsigned类型的完全支持。

其他回答

我听说它们将在接近最初的Java发行版时被包含。Oak是Java的前身,在一些规范文档中提到了使用值。不幸的是,这些都没有被引入Java语言。据任何人所知,可能由于时间限制,它们没有得到实施。

字里行间,我认为逻辑是这样的:

通常,Java设计人员希望简化可用的数据类型 对于日常用途,他们认为最常见的需求是有符号的数据类型 为了实现某些算法,有时需要无符号算术,但是要实现这种算法的程序员也应该具备使用有符号数据类型进行无符号算术的知识

总的来说,我认为这是一个合理的决定。我可能会:

使字节无符号,或者至少为这一数据类型提供了有符号/无符号的替代选项,可能使用不同的名称(使它有符号有利于一致性,但什么时候需要有符号字节?) 不再使用“short”(你上次使用16位符号算术是什么时候?)

不过,只要稍加修饰,对32位以内的无符号值进行运算就不会太糟糕,而且大多数人不需要无符号64位除法或比较。

在“C”规范中,有一些因实用主义原因而被Java抛弃的珍宝,但随着开发人员的需求(闭包等),它们正在慢慢地回归。

我提到第一个是因为它和这个讨论有关;指针值对无符号整数算术的坚持。并且,与这个主题相关的是,在Java的Signed世界中维护Unsigned语义的困难。

我猜如果有人让Dennis Ritchie的另一个自我来建议Gosling的设计团队,他会建议给Signed's一个“无穷大的零”,这样所有的地址偏移请求都会先加上他们的algeaic RING SIZE来消除负值。

这样,向数组抛出的任何偏移量都不会生成SEGFAULT。例如,在一个封装类中,我称之为RingArray的双精度对象需要unsigned行为-在“自旋转循环”上下文中:

// ...
// Housekeeping state variable
long entrycount;     // A sequence number
int cycle;           // Number of loops cycled
int size;            // Active size of the array because size<modulus during cycle 0
int modulus;         // Maximal size of the array

// Ring state variables
private int head;   // The 'head' of the Ring
private int tail;   // The ring iterator 'cursor'
// tail may get the current cursor position
// and head gets the old tail value
// there are other semantic variations possible

// The Array state variable
double [] darray;    // The array of doubles

// somewhere in constructor
public RingArray(int modulus) {
    super();
    this.modulus = modulus;
    tail =  head =  cycle = 0;
    darray = new double[modulus];
// ...
}
// ...
double getElementAt(int offset){
    return darray[(tail+modulus+offset%modulus)%modulus];
}
//  remember, the above is treating steady-state where size==modulus
// ...

上面的RingArray永远不会从负索引中“获得”,即使恶意请求者试图这样做。记住,还有许多合法的请求用于请求先前的(负的)索引值。

注意:外层%模数去掉了对合法请求的引用,而内部%模数掩盖了明显的恶意,因为负数比-模数更负。如果这将出现在Java +..9 || 8+…+ spec,那么问题将真正成为一个“程序员不能“自我旋转”的错误”。

我相信所谓的Java unsigned int“缺陷”可以用上面的一行程序来弥补。

PS:只是为了给上面的RingArray管理提供上下文,这里有一个候选的'set'操作来匹配上面的'get'元素操作:

void addElement(long entrycount,double value){ // to be called only by the keeper of entrycount
    this.entrycount= entrycount;
    cycle = (int)entrycount/modulus;
    if(cycle==0){                       // start-up is when the ring is being populated the first time around
        size = (int)entrycount;         // during start-up, size is less than modulus so use modulo size arithmetic
        tail = (int)entrycount%size;    //  during start-up
    }
    else {
        size = modulus;
        head = tail;
        tail = (int)entrycount%modulus; //  after start-up
    }
    darray[head] = value;               //  always overwrite old tail
}

我认为Java本身就很好,添加unsigned会使它变得复杂而没有太多好处。 即使使用简化的整数模型,大多数Java程序员也不知道基本的数字类型是如何行为的——只要阅读《Java Puzzlers》一书,就能了解您可能持有的误解。

至于实用的建议:

如果你的值是任意大小,不适合int,使用long。 如果它们不适合长期使用BigInteger。 只有在需要节省空间时,才对数组使用较小的类型。 如果你正好需要64/32/16/8位,使用long/int/short/byte,不要担心符号位,除法、比较、右移和强制转换除外。

另请参阅关于“将一个随机数生成器从C移植到Java”的回答。

我能想到一个不幸的副作用。在java嵌入式数据库中,使用32位id字段可以拥有的id数量是2^31,而不是2^32(~ 20亿,而不是~ 40亿)。