无限循环会自行结束吗答案

【问题标题】：Will an Infinite Loop ever end by Itself无限循环会自行结束吗
【发布时间】：2017-06-11 09:14:41
【问题描述】：

假设我们有以下循环：

    for (int i = 1; i < 2; i--)
    {
        cout << i << endl;
    }

毫无疑问，这是一个无限循环。但是，我的问题是它会运行多长时间？因为我的教授说给定一个 int 是4 bytes = 32 bits，它可以存储来自-2147483648 to 2147483647 的数字。鉴于此，他接着说，在一个 for 循环中，如果它达到这些数字之一，并且循环仍然被编程为继续（就像这个一样），那么这个数字将变为正数，并且条件将满足，终止循环。

我的问题是：这是怎么发生的？为什么数字-2147483648在for循环中变成+2147483648，为什么+2147483648在for循环中变成-2147483648？因为我以前认为计数器一到 2147483649 就会出现分段错误。感谢您的回复！

【问题讨论】：

Without a doubt, this is an infinite for-loop ... 毫无疑问，这个循环甚至不会执行一次，因为循环条件i > 2 永远不会为真。
无限循环将是while(true) {}。但看起来你的问题实际上是关于整数算术，而不是循环。
@TimBiegeleisen 感谢您为我确认这一点。以为我在服用疯狂的药丸。
"-2147483648 变成 +2147483648" 真的很奇怪。我希望它变成+2147483647
虽然答案是 Fox 先生所说的“谁知道？未定义的行为”，但常见的实现给出了一些关于可能发生的情况的提示。阅读Two's Compliment

标签： c++ for-loop segmentation-fault infinite-loop bits

【解决方案1】：

回答你的标题问题； Will an Infinite Loop ever end by Itself:

没有。

但是您的循环不仅不是无限的，而且由于 for 循环条件，它甚至不会运行一次。

for (int i = 1; i > 2; i--)

i, at 1 永远不会满足循环条件 i>2。

虽然你的意思是i < 2，但答案是，我不知道。整数溢出是C++ (see here) 中未定义的行为。

在大多数情况下，它会环绕，但由于行为是未定义的，因此没有必要讨论真正会发生什么。

【讨论】：

【解决方案2】：

为什么+2147483647变成-2147483648

如果您以位表示形式编写整数，这一点就会变得很明显。为简单起见，让我们取一个 8 位变量，如 char 或 std::int8_t。一个 8 位类型可以保存 2^8 = 256 个不同的值。对于有符号变量，这些值是从 -128 到 127 的值（0 也是一个值，因此只能达到 127）。几个例子：

0000 0000 = 0
0000 0001 = 1
0111 1111 = 127

1111 1111 = -1
1111 1110 = -2
1000 0000 = -128

例如，如果您计算 -1 + 2 = 1，您可以很容易地看到值 -1 需要为 1111 1111

  1111 1111
+ 0000 0010
  1111 11     (carry)    
  ---------
  0000 0001

如果你增加值 0111 1111 = 127，你会得到 1000 0000 = -128。这正是您的情况所发生的情况，只是多了几位。

然而正如 Fantastic Mr Fox 已经提到的那样，它是否真的环绕取决于编译器的实现，而不是由标准定义。

【讨论】：