为什么'for'循环条件失败？ [复制]答案

【问题标题】：Why does the 'for' loop condition fail? [duplicate]为什么'for'循环条件失败？ [复制]
【发布时间】：2016-12-26 18:29:56
【问题描述】：

在下面显示的代码中，没有打印任何内容，这意味着for 循环中的条件失败。可能是什么原因？

我想知道，因为当我单独打印TOTAL_ELEMENTS时，它给出了5，所以自然这一定是5-2=3 => -1<=3，所以它应该打印一些东西。

#define TOTAL_ELEMENTS (sizeof(array) / sizeof(array[0]))

int array[] = { 23, 34, 12, 17, 204, 99, 16 };
int main()
{
    int d;

    for (d = -1; d <= (TOTAL_ELEMENTS - 2); d++) {
        printf("%d\n", array[d + 1]);
    }

    return 0;
}

谁能解释一下这段代码？

【问题讨论】：

见：stackoverflow.com/questions/31361713/…
“因为当我单独打印 TOTAL_ELEMENTS 时，结果为 5” - 不，不是。你有什么理由让它这么复杂？
我不知道您使用的是哪个编译器，但 GCC 会给出正确的提示：“警告：有符号整数和无符号整数之间的比较”。当然，如果您已打开所有警告。谁给了这 8 个（用词：8 个！）赞成票？
@deamentiaemundi 只有-Wextra 才会发出警告。不是每个人都使用它，但每个人都应该使用它。
什么是for循环从-1开始，然后数组索引加1的原因？

标签： c type-conversion c-preprocessor implicit-conversion

【解决方案1】：

正如其他答案已经解释的那样，原因是通常的算术转换，使用sizeof 获得的类型 size_t 导致 int 转换为对应于类型 size_t 的无符号类型。

我想补充一点，行为是实现定义的¹。可以采取或不采取循环。这取决于 size_t 类型的定义。

C 标准允许 size_t 类型的等级低于 int 类型。在这种情况下，整数提升将 size_t 类型提升为 int 类型。此时双方都具有相同的 int 类型，因此转换停止。比较 d <= (TOTAL_ELEMENTS - 2) 则结果为真，并执行循环。

¹ 因此，该程序并不严格遵守，因为输出依赖于实现定义的行为。

【讨论】：

【解决方案2】：

你知道#define TOTAL_ELEMENTS (sizeof(array) / sizeof(array[0])) 返回一个无符号数，-1 可能成为最大数，因为它转换为一个无符号数。

你可以测试表达式 "printf("%d\n", -1

for (int d = 0; d < TOTAL_ELEMENTS; d++) {
    printf("%d\n", array[d]); }

而且我不认为使d 变量依赖是一个好方法，因为d 是for 循环中的一个变量。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是“通常的算术转换”的结果。

来自C standard 的第 6.3.1.8 节：

如果两个操作数的类型相同，则不再进行转换需要。

否则，如果两个操作数都具有有符号整数类型或都具有无符号整数类型，具有较小类型的操作数整数转换等级转换为操作数的类型排名更高。

否则，如果具有无符号整数类型的操作数具有等级大于或等于其他类型的等级操作数，则带符号整数类型的操作数为转换为无符号整数的操作数类型输入。

否则，如果带符号整数类型的操作数的类型可以用无符号表示操作数类型的所有值整数类型，则无符号整数类型的操作数为转换为带符号整数类型的操作数的类型。

否则，两个操作数都转换为无符号数与带符号的操作数类型对应的整数类型整数类型。

sizeof 运算符返回一个size_t，它是一个无符号值。所以(sizeof(array) / sizeof(array[0])) - 2 也是无符号的。

因为您正在比较有符号和无符号值，所以将有符号值转换为无符号值。将 -1 转换为无符号会产生最大的无符号值，这会导致比较结果为假。

如果您将右侧转换为int，它将按预期工作。

for(d=-1;d <= (int)(TOTAL_ELEMENTS-2);d++)

输出：

或者您可以通过规范化数组的索引方式来避免该问题：

for (d = 0; d < TOTAL_ELEMENTS; d++) {
    printf("%d\n", array[d]);
}

【讨论】：

【解决方案4】：

#define TOTAL_ELEMENTS (sizeof(array) / sizeof(array[0]))

计算结果为unsigned 类型。但是，在您的循环中，d 是一个 signed 值。在有符号和无符号值参与的表达式中，有符号值被转换为无符号值。但是d 是-1，它不能放入无符号数中，因此它“环绕”到机器上的最高无符号值（在 2 的补码上）。

【讨论】：

【解决方案5】：

当我尝试像这样打印TOTAL_ELEMENTS - 2 时：

printf("total %d\n", TOTAL_ELEMENTS - 2);

我收到一条警告（使用 gcc 4.8）：

test.c:8:2: warning: format ‘%d’ expects argument of type ‘int’, but argument 2 has type ‘long unsigned int’ [-Wformat=]
  printf("total %d\n", TOTAL_ELEMENTS - 2);
  ^

警告意味着TOTAL_ELEMENTS - 2 是long unsigned。现在，当您将signed int 与unsigned int 进行比较时，有符号的int 被视为无符号的。所以在d <= (TOTAL_ELEMENTS-2) 中，d 变成了一个非常高值的正数（假设使用了 2 的补数系统）。

您可以将结果转换为 int 以解决问题。

d <= (int)(TOTAL_ELEMENTS-2)

或者，如果您在很多地方都使用宏，那么您可以这样更改：

#define TOTAL_ELEMENTS (int)(sizeof(array) / sizeof(array[0]))

【讨论】：