使用 C 或 C++ 时如何防止整数溢出？答案

【问题标题】：How do I prevent integer overflow when using C or C++?使用 C 或 C++ 时如何防止整数溢出？
【发布时间】：2011-10-22 21:28:41
【问题描述】：

http://ideone.com/hANuZ

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    /**
     * Prints out powers of 2 for 32 iterations.
     */
    int iterations = 0;
    int value = 1;
    while (iterations <= 32) {
        // Prints in this format: iterations    2^n    value
        printf("%d\t2^%d\t%d", iterations, iterations, value);
        switch (iterations) {
          case 8:
          case 16:
          case 32:
              printf("\t\t%d bit\n", iterations);
              break;
          default:
              printf("\n");
              break;
        }
      value *= 2;
      ++iterations;
    }
    return 0;
}

当我编译和运行这段代码时，当我打印大于 2^30 的“值”时，会发生奇怪的事情，即使我将它声明为无符号长。

我该怎么办？我只是一个初学者。 :-(

【问题讨论】：

实际上，这运行了 33 次迭代
可能是因为我使用了++迭代？
hmm.... 0-32 = 33。你初始化为 0 并循环直到它

标签： c++ c debugging integer overflow

【解决方案1】：

您正在打印它，就像它是一个有符号整数一样。尝试使用格式字符串

"%u\t2^%u\t%u"

检查您的 printf 文档以了解所有格式代码及其作用。 %u 用于 unsigned int。 unsigned long一般为%lu

【讨论】：

这在第 31 次迭代中去掉了 2^31 上的 - 符号
只有最后一个可能是%u 前两个是变量iterations 可能是%d 好吧
@Sweetgirl17，第 32 次迭代。您的第一次迭代是 0，因此当 iterations 为 31 时，您处于第 32 次迭代。
所以对于 32 位整数，值的范围是 -2^31 .. 2^31-1。对于 32 位无符号整数，范围是 0 .. 2^32-1。 -2^31 是有符号位序列 1 000....00（第一位为 1，其他均为 0）。但是，当解释为无符号时，该序列恰好是 2^31，这就是删除“-”的原因。

【解决方案2】：

简单的答案是尝试将其声明为大于 32 位的unsigned long long（根据标准，最少 64 位，谢谢@caf）。

在处理特定大小很重要的类型时，您应该使用已知大小的类型，例如int64_t。

【讨论】：

unsigned long long肯定大于 32 位：要求至少为 64 位。
@caf：我认为它必须大于long。塔。
它只需要等于或大于long，并且至少64位。 long 和 long long 都是 64 位符合标准，实际上在 64 位 POSIX 系统上很常见。
@caf：感谢您的澄清。我已编辑以包含您的信息。

【解决方案3】：

如果您需要整数精度，则需要使用外部库来处理更大的数字。对于 C GMP http://gmplib.org/ 是一个众所周知的库。如果您不需要整数精度，只需使用浮点数或双精度即可。

如果您对类型的限制基于什么感到好奇，可以阅读此页面http://www.lix.polytechnique.fr/~liberti/public/computing/prog/c/C/CONCEPT/data_types.html。

【讨论】：

【解决方案4】：

只是为了好玩，为了清楚起见，我确实对您的代码示例进行了一些修改

#include <stdio.h>

int bitcount(unsigned long i) {
   int count = 0;
   while (i > 0) {
      count++;
      i>>=1;
   }
   return count;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
   /**
    * Prints out powers of 2 for 32 iterations.
    */
   int iterations = 0;
   int value = 1;
   while (iterations <= 32) {
      // Prints in this format: iterations    2^n    value
      printf("%d\t2^%u\t%u\t\t%d bit\n", iterations+1, iterations, value, bitcount(value));
      value *= 2;
      ++iterations;
   }
   return 0;
}

您会注意到127 是8 bit 而256 是9 bit。这是因为

127 =   1000 0000
256 = 1 0000 0000

另外，2^32 是 0 因为

2^32 = 1 0000 0000 ... 0000 0000       (overflow for int)
     =   0000 0000 ... 0000 0000 = 0   (only the first 32 bits are preserved)

【讨论】：