混合char和double的算術運算的潛在問題？

Question

我對C非常陌生，我正在編寫Ruby C擴展。其中一個函數應該計算兩種顏色之間的平淡。 Color結構使用char來存儲RGB值。混合比率爲0.034和1.0之間的double。

在我這裏完成的操作中混入char和double是不好的做法嗎？會有潛在的問題嗎？

我猜測，如果體重是不是0.0和1.0之間的可能的問題，因爲它可能導致比0小於或大於255

我應該明確地鑄造類型大的價值嗎？

typedef struct Color Color; 

static struct Color { 
    unsigned char red, green, blue, alpha; 
}; 


static Color 
color_blend( Color color1, Color color2, double weight) 
{ 
    Color color3 = { 0, 0, 0, 0 }; 

    color3.red = (1 - weight) * color1.red + (weight * color2.red); 
    color3.green = (1 - weight) * color1.green + (weight * color2.green); 
    color3.blue = (1 - weight) * color1.blue + (weight * color2.blue); 
    color3.alpha = (1 - weight) * color1.alpha + (weight * color2.alpha); 

    return color3; 
} 

Answer 1

你並不需要進行明確的鑄造;編譯器的隱式轉換應該做同樣的事情。但是，有兩個很好的理由可以考慮顯式強制轉換：

1. 在更高的警告級別上，您可能會收到有關隱式轉換精度等丟失的警告消息。
2. 顯式強制轉換可幫助將您的意圖記錄到代碼的讀者。

我不認爲你的代碼會有任何範圍問題。但是，您可能會考慮添加從最近到最近的行爲，例如當前計算出的值等。 99.999將截斷爲99.

Answer 2

如果不在正常算術中使用顯式類型轉換，則更好。編譯器知道如何進行優化，如果你開始告訴它要使用什麼類型，你可能會在不知不覺中排除某些選項並放慢你的代碼。

要小心的是，如果你有這樣的事情：

double_var = int_var1/int_var2; 

它會做整數師和然後結果轉換爲加倍，所以你會得到舍入誤差。只要其中一個變量是浮點類型（就像你所擁有的那樣），它應該工作得很好。

常數相同：使用0.0，而不是普通的0，如果你想要浮點數學。

Answer 3

爲了使之安全，我認爲你應該做的下一步

unsigned char source_color = 230; 
double coef = 0.7; 
double res = source_color * coef; //is OK as char will be converted 
//to double before operation 

if(res < 0) 
    res = 0; 
if(res > 255) 
    res = 255; 
//this is needet to prevent from such bug. 
//If you wan't to convert for example double(256) to char you will have char(1) 
//as it will be counted 256 % 255 as 255 is max char can fit 

unsigned char result_color = (unsigned char)res; //This will trucate fraction 
//part of the number for example 1.2 => 1 or 1.999 => 1. 
//If you want to have 1.999 => 2 you should round you double number. 

該解決方案是安全的。

Answer 4

在您的特定示例中，只要您未將表達式更改，它就會正常工作。在你的代碼中有很多隱式的促銷活動，所以在某個地方很容易發現bug。

讓我們仔細研究該行：

color3.red = (1 - weight) * color1.red + (weight * color2.red); 

如果我們只是看看使用的類型，這種表達就相當於：

unsigned char = (signed int - double) * unsigned char + (double * unsigned char); 

讓我們假設編譯器使用左到右評估順序。然後，此表達式將被評估的以下列方式計算：

unsigned char = (signed int - double) * unsigned char + (double * unsigned char); //balance -> 
unsigned char = (double - double) * unsigned char + (double * unsigned char); //calculate-> 
unsigned char = double * unsigned char + (double * unsigned char); //balance-> 
unsigned char = double * double + (double * unsigned char); //calculate-> 
unsigned char = double + (double * unsigned char); //balance-> 
unsigned char = double + (double * double); //calculate-> 
unsigned char = double + double; // calculate-> 
unsigned char = double; // truncate-> 
unsigned char = unsigned char; 

如果任何子表達不含有雙型，很可能會發生錯誤。如果您不知道所有隱式類型轉換，修改此表達式將會非常危險。如果您不確定它們，請使用明確的類型轉換。

像MISRA-C這樣的編碼標準完全禁止隱式轉換，因爲這樣的轉換有時是危險且不可預知的。你的代碼的MISRA-C標準的版本會是什麼樣子：

color3.red = (double) ((1.0-weight) * color1.red) + 
       (double) (weight * color2.red); 

（你都可以從大量的問題了，因爲你正在使用unsigned char，而不是簡單的char假如你使用char，那麼所有的賭注會off）。