Malloc() 为用于数学的整数创建新大小 - 需要指导答案

【问题标题】：Malloc() to create a new size for integers for use with math - Guidance neededMalloc() 为用于数学的整数创建新大小 - 需要指导
【发布时间】：2017-01-24 10:02:07
【问题描述】：

我的目标是创建一个大于 4 字节的整数类型，如果我使用 long，则为 8。我尝试 malloc 尝试在内存中为更大的整数提供更多字节，但它在第 31 次迭代时仍然中断（给出一个负数）。这是我的代码：

int main()
{
    int x = 31; //(normally an int can do up to 30 without going negative so this is my test number)
    int i;

    int *bigNum = NULL;
    bigNum = malloc((sizeof(int)*2));
    *bigNum = 1;
    for (i=0; i<x; i++) {
          *bigNum = *bigNum * 2;
          printf("%d \n", *bigNum);
    }
    free(bigNum);
}

输出：

2
4
...
..
...
1073741824
-2147483648

【问题讨论】：

整数溢出。你系统上的INT_MAX 是什么？
它在第 31 次迭代时仍然中断 ....您有一个非常好的水晶证据表明正在发生的事情.... ...
这里真的没有必要使用malloc和动态分配和指针。只需像普通变量一样定义您的 bigNum 变量也可以正常工作（或者就像您现在拥有的一样）。
How to store a very long integer value in a C program for an exam :- 98474737475747374739399的可能重复
至于发生了什么，你有一个溢出。虽然溢出有符号整数（就像您所做的那样）在技术上是未定义的行为，但实际发生的事情取决于负数在您的计算机上的表示方式。阅读two's complement了解更多信息。

标签： c memory malloc

【解决方案1】：

虽然您为整数分配了更多内存，但系统的其他部分不知道这一点，包括：

编译器不知道这一点；
CPU 芯片不知道这一点。
printf 不知道。

所以所有计算都只是使用原生 int 大小进行。

请注意，您不能告诉 CPU 芯片您使用了更大的整数；这是芯片的物理/设计限制。

【讨论】：

很有道理！谢谢

【解决方案2】：

取消引用int * 会为您提供int，无论您为它分配多少额外内存。

如果您想要一个能够保存更多信息的 dat 类型，请尝试使用 long（尽管保证它至少与 int 一样大）。

如果您想处理超出您的实现提供的整数，请使用 bignum 库，例如 MPIR。

【讨论】：

我对 bignum 库背后的逻辑很感兴趣，它们是如何产生这些数据类型的？
@SteveSlayo 任何整数都是字节数组，其中第一个字节的值是 0 到 2^8 - 1，第二个字节的值是 2^8 到 2^16 -1，依此类推。形式上类似于2^(0*8) <= b0 - 1 <= 2^(1*8)、2^(1*8) <= b1 - 1 <= 2^(2*8)、...、2^(n*8) <= bn - 1 <= 2^((n+1)*8)。
@Rand，要是我有答案就好了。等一下，我做： stackoverflow.com/questions/1218149/… :-)
@paxdiablo 你这个厚脸皮的家伙。那是一篇了不起的文章，完全回答了我的问题，谢谢！

【解决方案3】：

目标是创建一个更大尺寸的整数类型

要处理多个int整数，代码还需要支持每个基本操作的函数：

int main(void) {
    int x = 31;

    RandBigNum *bigNum = RandBigNum_Init();
    RandBigNum_Assign_int(bigNum, 1);
    for (int i=0; i<x; i++) {
      RandBigNum_Muliply_int(bigNum, 2);
      RandBigNum_Print(bigNum);
      printf(" \n");
    }

现在，如何实现这一切？许多方法。

下面是一个简单，不完整且未经测试的。这不一定是一个好的方法，但可以初步了解完成一个大数字库所需的细节。

//  Numbers are all positive.  The first array element is the size of the number
typedef unsigned RandBigNum;

#define RandBigNum_MAXP1 (UINT_MAX + 1ull)

RandBigNum *RandBigNum_Init(void) {
  return calloc(1, sizeof *RandBigNum);
}

void RandBigNum_Muliply_int(RandBigNum *x, unsigned scale) {
  unsigned carry = 0;
  for (unsigned i = 1; i <= x[0]; i++) {
    unsigned long long product = 1ull * x[i] * scale + carry;
    x[i] = product % RandBigNum_MAXP1;
    carry *= product / RandBigNum_MAXP1;
  }
  if (carry) {
    unsigned n = x[0] + 2;
    x = realloc(x, sizeof *x * n); // re-alloc check omitted
    x[x[0]] = carry;
    x[0]++;
  }
}

// many other functions

【讨论】：