是否可以在 C 中使用带有 char 迭代器的 FOR 循环？

Question

我在使用 unsigned char 作为迭代器时遇到问题。使用以下代码会导致卡在 FOR 循环中。 The output looks like this.

unsigned char i;
char * arr;
int * freq;
arr = (char *)(malloc(256*sizeof(char)));
freq = (int *)(malloc(256*sizeof(int)));
for (i=0; i<=255;i++){
    arr[i]=i;
    freq[i]=0;
    printf("%c",i);
}

我的问题是为什么会这样？是因为使用 unsigned char 作为迭代器吗？

Answer 1

i <= 255

如果i 是unsigned char 类型并且该类型在您的平台上是8 位的（很可能是），那么表达式将始终是true，并且您有一个无限循环。不过，这是定义明确的行为。 unsigned char 将简单地环绕，一旦达到 255，它的值将再次从 0 开始。

解决办法当然很简单：将i的类型改为int。

为避免将来出现此类意外，请务必打开编译器的警告。如果我用 GCC 编译虚假循环并将 -Wall 和 -Wextra 标志传递给它，它会告诉我这一点。

main.c: In function ‘main’:
main.c:5:17: warning: comparison is always true due to limited range of data type [-Wtype-limits]
   for (i = 0; i <= 255; ++i)
                 ^

Answer 2

因为你的条件是i <= 255，所以当i变成255，就会加一。 您的机器上unsigned char 的最大范围是[0,255]，所以它再次回绕到零。所以循环，永远持续下去。

这个问题被称为算术或integer overflow

Answer 3

for 循环执行以下操作：它执行初始化。然后它检查循环条件。如果循环条件为真，则执行循环，然后执行增量表达式。然后它再次检查循环条件。这字面意思就是它的作用。

当 i = 255 并执行 i++ 时，编译器尝试将 i 设置为 256，但由于它是无符号字符且可能是 8 位，因此 256 被截断为零。然后循环条件 i 完全遵循您告诉它的操作，而不是您希望它执行的操作。

Answer 4

主要问题：由于unsigned char i 不能保存大于UCHAR_MAX 的值。 i<=255 总是正确的。 UCHAR_MAX 通常是 255，因为它肯定在 OP 的平台上，但可能更多。

其他说明：

使用数组索引时，最好使用size_t。

不需要投射malloc() 结果。还要通过变量的大小而不是类型的大小来考虑倍数。 - IMO：更容易维护和正确编码。

避免幻数 256、255 浮动。

#define N 256
size_t i;
char * arr;
int * freq;
arr = malloc(sizeof *arr * N);
freq = malloc(sizeof *freq * N);
for (i=0; i<N;i++){
    arr[i]=i;
    freq[i]=0;
    printf("%c",i);
}