何時限制整數寬度？

我在編寫一個程序時遇到了麻煩，該程序要求用戶輸入一個值N，然後輸出結果5^N。問題是，如果用戶輸入了一個大於（2^31）-1的數字，他們的數字就會溢出，程序會給他們一個錯誤的答案。何時限制整數寬度？

我所做的是將用戶給定的整數值賦給一個無符號的長整數值。這樣，如果程序可以檢查是否輸入了大於（2^31）-1的數字，因爲無符號long可以保存比signed int更多的正整數。這樣做會導致程序正常工作，因爲我可以檢查是否發生溢出。

但是我的問題是這樣的：當用戶輸入一個大於2^31-1的值到原始的帶符號整數變量（這會導致它溢出）時，爲什麼我可以將這個溢出值賦值一個無符號的並得到什麼「正確」的號碼是？嘗試對該號碼進行操作時是否發生溢出？內存是否存儲實際數量（不受位寬限制）？

int endCount; 
unsigned long endCountUn; /* power N */ 

/* Read value of N */ 
printf("This program will compute 5^N; enter N: "); 
scanf("%d", &endCount); 

/* 
User's value put into unsigned long. Helps with detecting overflow. 
*/ 
endCountUn = endCount; 

if ((endCount < 0) && (endCountUn < 2147483648)) 
{ 
    printf("The operation is undefined for negative integers\n"); 
} 

else if (endCountUn > 2147483647) 
{ 
    printf("The value exceeds the supported numerical range\n"); 
}

來源

2015-02-08 LTClipp

在C，整數不會「溢出」。您可以將其視爲模操作，其中某些操作的結果總是以「模2 ^（位）」進行處理。就像你寫的表達式附加了一個看不見的部分。簽名整數通常以2的補碼錶示。你的測試在你的第一個基本測試，如果上面 - 你的數字的符號位是1（這意味着否定的，如果它被解釋爲一個有符號的值）。所以你所需要了解的是查看2的補碼是如何工作的。 – BitTickler 2015-02-08 05:35:34

@ user2225104：無符號整數不會溢出;它們將模2^N包裹，其中N是位數。另一方面，當有符號整數溢出時，會觸發未定義的行爲，並且可能發生任何事情（包括代碼似乎通過從正向轉爲負向工作）。未定義的行爲是未定義的。 – 2015-02-08 07:30:01

請注意，當scanf（）被要求處理的數字太大而不適合整數類型時，scanf（）的行爲是不確定的。如果在32位有符號類型中輸入大於2^31-1的值，則得到的結果未定義。通常會發生什麼，但從形式上講，行爲是不確定的。（ISO 9899：2011§7.21.6.2'fscanf'函數¶10表示_'...或者如果對象中的轉換結果不能表示爲，則行爲是未定義的。'_ – 2015-02-08 07:32:14

if ((endCount < 0) && (endCountUn < 2147483648))

如果數n滿足這兩個條件時，執行此塊。 endCount，是一個（32位）有符號整數，用2的補碼錶示。表達式的第一項由此選擇所有n，其中上部比特被設置：
範圍1：[0x80000000的...爲0xFFFFFFFF]
第二項選擇所有n分別在範圍
範圍2：[00000000 ..爲0x7FFFFFFF。
這兩個範圍內的n組是空集。所以，如果你的上面的主體永遠不會被執行。

第二個if（否則，如果一部分）範圍請求值1.

所以，你的測試代碼可以簡化爲：

if(endCount < 0) { printf("Value out of range"); }

因爲，無論用戶輸入什麼（一負值或範圍1中的值），endCount將始終爲負數。

最後，如果您只想允許無符號整數值，爲什麼您首先使用scanf("%d",endCount)？
你可以代替寫：

uint32_t endCount = 0; // unsigned int is machine dependent...better use stdint.h... 
... 
scanf("%u", &endCount);

輸出，用於這將被用來產生第二個printf聲明...

This program will compute 5^N; enter N: 2147483648 
The value exceeds the supported numerical range

輸出，用於這將被用來產生第一個printf聲明...

This program will compute 5^N; enter N: -10 
The value exceeds the supported numerical range

請看看你的系統這個對這個方案的產出...

uint32_t endCount; 

/* Read value of N */ 
printf("This program will compute 5^N; enter N: "); 
scanf("%u", &endCount); 

printf("entered value = %d (as signed)\n",endCount); 
printf("entered value = %u (as unsigned)\n",endCount);

在我的系統：

This program will compute 5^N; enter N: -10 
entered value = -10 (as signed) 
entered value = 4294967286 (as unsigned)

來源

2015-02-08 06:40:30 BitTickler

感謝您的回答。我不想只允許無符號整數，因爲那樣我就無法檢查用戶是否輸入了一個負整數（除非我錯了）。我在這個程序中遇到的全部問題是，我無法確定用戶是否輸入了大於2^31-1的數字，因爲它翻轉爲負整數。如果我沒有這個支票，那麼當他們真的把一個非常大的正整數放入時，程序總是會認爲他們輸入了一個負整數。另外，要小心，endCount和endCountUn不是同一個變量。 – LTClipp 2015-02-08 15:34:00

另外奇怪的是，這個程序完全按照它應該運行（至少在我的編譯器中）。任何時候你輸入一個負整數或者一個大於2^31-1的整數，就會執行正確的if語句。 – LTClipp 2015-02-08 15:43:14

現在我好奇你在使用哪個系統和哪個編譯器:) – BitTickler 2015-02-08 17:55:30

何時限制整數寬度？

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