将double隐式转换为无符号长溢出c ++答案

【问题标题】：Implicit conversion double to unsigned long overflow c++将double隐式转换为无符号长溢出c ++
【发布时间】：2018-12-10 10:06:24
【问题描述】：

我正在使用clock() 函数测试基于ctime 库的计时器。请注意，以下代码仅用于测试目的。

#include <ctime>

unsigned long Elapsed(void);

clock_t start = 0;
clock_t stop = 0;

int main()
{
  start = std::clock();
  while(1)
   {
    sleep(1);
    cout << "Elapsed seconds: " << Elapsed() << endl;
   }
return 0;
}

unsigned long Elapsed()
{
  stop = std::clock();
  clock_t ticks = stop - start;
  double seconds = (double)ticks / CLOCKS_PER_SEC;  //CLOCK_PER_SEC = 1 milion
  return seconds;
}

如您所见，当 Elapsed() 返回计算值时，我正在执行从 double 到 unsigned long 的隐式转换。 32 位系统的无符号长限制为 2,147,483,647，并且在 Elapsed() 返回 2146 后出现溢出。

看起来该函数将“ticks”转换为 unsigned long，CLOCK_PER_SEC 转换为 unsigned long，然后返回值。当它转换“刻度”时，它会溢出。

相反，我希望它首先计算 "ticks"/CLOCK_PER_SEC 的 double 值，然后将其转换为 unsigned long。

为了计算更多秒数，我尝试返回一个 unsigned long long 数据类型，但变量总是以相同的值 (2147) 溢出。

您能否解释一下为什么编译器会转换为 unsigned long long “先验”以及为什么即使使用 unsigned long long 它也会以相同的值溢出？有没有什么方法可以更好地编写 Elapsed() 函数来防止溢出发生？

【问题讨论】：

unsigned long 对于 32 位系统的限制是 4294967295，它是 std::clock()，每 2147 秒循环一次：en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/clock 所以seconds 是一个介于 0 和2147，所以隐式转换为unsigned long 就可以了。
@M.M 已编辑，抱歉。

标签： c++ integer-overflow ctime

【解决方案1】：

与流行的看法相反，将浮点类型（例如 double）转换为 any 整数类型的行为是 undefined 如果值不能适合该整数输入。

所以在你的函数中引入double 确实是一件糟糕的事情。

如果可以允许截断和环绕效果，为什么不写 return ticks / CLOCKS_PER_SEC; 呢？如果没有，则使用unsigned long long 作为返回值。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果在您的系统上，clock_t 是 32 位类型，那么它很可能会像您看到的那样在 2147 秒后回绕。这是预期的行为（参考clock）。再多的演员也无法解决这个问题。您的代码需要能够处理环绕（通过忽略它，或者通过明确考虑它）。

【讨论】：

【解决方案3】：

当它转换“刻度”时，它会溢出。

不，时钟本身“溢出”；转换与它无关。也就是说，转换为double 毫无意义。您的限制是clock_t 类型。请参阅此 reference 中的注释：

clock() 返回的值可能会在某些实现中回绕。例如，在具有 32 位 clock_t 的机器上，它会在 2147 秒或 36 分钟后换行。

如果您可以使用，另一种选择是依赖 POSIX 标准而不是 C 标准库。它提供了clock_gettime，可用于获取timespec 中表示的CPU 时间。它不仅不受这种溢出的影响（直到更长的时间跨度），而且它的分辨率也可能比clock 更高。 clock() 的链接参考页面也方便地显示了clock_gettime 的示例用法。

【讨论】：