Với giá trị nào của i thì lặp while (i == i + 1) {} mãi mãi?

Tôi đã vượt qua câu đố này từ một khóa học lập trình nâng cao tại một kỳ thi đại học ở Vương quốc Anh .

Hãy xem xét vòng lặp sau, trong đó tôi, cho đến nay, chưa được khai báo:

while (i == i + 1) {}

Tìm định nghĩa của i, đứng trước vòng lặp này, sao cho vòng lặp while tiếp tục mãi mãi.

Câu hỏi tiếp theo, đặt câu hỏi tương tự cho đoạn mã này:

while (i != i) {}

là điều hiển nhiên đối với tôi. Tất nhiên là trong tình huống này, NaNnhưng tôi thực sự bị mắc kẹt với cái trước. Điều này có phải làm với tràn? Điều gì sẽ khiến một vòng lặp như vậy lặp đi lặp lại mãi mãi trong Java?

Trước hết, vì while (i == i + 1) {}vòng lặp không thay đổi giá trị của i, việc làm cho vòng lặp này trở nên vô hạn tương đương với việc chọn một giá trị ithỏa mãn i == i + 1.

Có nhiều giá trị như vậy:

Hãy bắt đầu với những cái "kỳ lạ":

double i = Double.POSITIVE_INFINITY;

hoặc là

double i =  Double.NEGATIVE_INFINITY;

Lý do thỏa mãn các giá trị i == i + 1này được nêu trong
JLS 15.18.2. Toán tử cộng (+ và -) cho kiểu số :

Tổng của một vô cùng và một giá trị hữu hạn bằng toán hạng vô hạn.

Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì thêm một giá trị hữu hạn vào một giá trị vô hạn sẽ dẫn đến một giá trị vô hạn.

Điều đó nói rằng, hầu hết các giá trị của ithỏa mãn i == i + 1đó chỉ đơn giản là giá trị lớn double(hoặc float):

Ví dụ:

double i = Double.MAX_VALUE;

hoặc là

double i = 1000000000000000000.0;

hoặc là

float i = 1000000000000000000.0f;

Loại doublevà floatcó độ chính xác hạn chế, vì vậy nếu bạn lấy một giá trị doublehoặc floatgiá trị đủ lớn , việc thêm 1vào nó sẽ dẫn đến cùng một giá trị.

Những câu đố này được mô tả chi tiết trong cuốn sách "Java Puzzlers: Bẫy, Cạm bẫy và Vụ án góc" của Joshua Bloch và Neal Gafter.

double i = Double.POSITIVE_INFINITY;
while (i == i + 1) {}

hoặc là:

double i = 1.0e40;
while (i == i + 1) {}

cả hai sẽ dẫn đến một vòng lặp vô hạn, bởi vì việc thêm 1vào một giá trị dấu phẩy động đủ lớn sẽ không thay đổi giá trị, vì nó không "thu hẹp khoảng cách" với giá trị kế thừa của nó ¹ .

Lưu ý về câu đố thứ hai (dành cho độc giả tương lai):

double i = Double.NaN;
while (i != i) {}

cũng dẫn đến một vòng lặp vô hạn, vì NaN không bằng bất kỳ giá trị dấu phẩy động nào, kể cả chính nó ² .

^{1 - Câu đố Java: Bẫy, Cạm bẫy và Trường hợp góc (chương 4 - Câu đố lặp lại).}

^{2 - JLS §15.21.1}

double i = Double.POSITIVE_INFINITY;

Chỉ là một ý tưởng: còn boolean thì sao?

bool i = TRUE;

Đây không phải là một trường hợp ở đâu i + 1 == i?