C 代码没有为 long long int 输出正确的数字答案

【问题标题】：C code not output the right number for long long intC 代码没有为 long long int 输出正确的数字
【发布时间】：2019-11-24 01:21:40
【问题描述】：

我正在尝试使用以下代码获取 long long int 的大小限制：

int main()
{
    long long int from, to;
    printf("signed long long int: ");
    bytes=sizeof(long long int);
    bits = 8* bytes;
    from = -(1 << (bits-1));
    to =  (1 << (bits-1)) - 1;
    printf(" %d bytes from %lld to %lld\n", bytes, from, to);
}

输出是：

signed long long int:  8 bytes from -2147483648 to 2147483647

我希望它是 -9223372036854775808 到 9223372036854775807。上面的代码有什么问题？

【问题讨论】：

该代码无法编译......
将计算结果分配给long long int 类型的变量不会导致以long long int 执行计算。只有结果会被转换。这类似于double x = 1/2; 是0 而不是0.5。您应该转换操作数以确保以您想要的精度执行计算。
这么多重复：bit shifting with unsigned long type produces wrong results，left shift on 64 bits fail，Compute signed long max value in C using bit shift，How do I bit shift a long by more than 32 bits?，bitwise left shift by 32，Why doesn't left bit shift << shift beyond 31 for long int datatype?
这能回答你的问题吗？ Is Shifting more than 32 bits of a uint64_t integer on an x86 machine Undefined Behavior?

标签： c

【解决方案1】：

上面的代码有什么问题？

1 << (bits-1) 将int 类型的整数常量 移到其范围之外，并导致整数溢出和未定义行为。

您可能需要考虑转移 long long 而不是 int。

1LL << (bits-1)

但这也是整数溢出和未定义的行为，因为它会将 1 移到 long long 范围之外。

E1 E2 在结果类型中是可表示的，那么这就是结果值；否则，行为未定义。 C11dr §6.5.7 4

要便携查找long long 的范围，请使用LLONG_MIN, LLONG_MAX from <limit.h>。

#include <limit.h>

printf("%d bytes from %lld to %lld\n", bytes, LLONG_MIN, LLONG_MAX);

如果 long long 缺少填充，（这很常见，C 不需要），下面将打印long long 的最大值。

#include <limit.h>
int main(void) {
  long long max;
  int bytes = sizeof(long long);
  int bits = CHAR_BIT * bytes;
  long long max_halfish = 1LL << (bits-2);
  long long max = (max_halfish - 1) + max_halfish;
  printf("max %lld\n", max);
}

min 就是(-max - 1) 如果我们假设非常常见的 2 的补码编码。

【讨论】：

很好的解释。+1

【解决方案2】：

你需要在转换之前强制1，否则它被视为int常量：

#include <stdio.h>

int main()
{
    long long int from, to;
    printf("signed long long int: ");

    int bytes = sizeof(long long int);
    int bits = 8 * bytes;

    from = -(((long long)1) << (bits-1));
    to =  (((long long)1) << (bits-1)) - 1;

    printf(" %d bytes from %lld to %lld\n", bytes, from, to);
}

或者使用@phuclv 指出的更易读的1LL。

输出：

signed long long int:  8 bytes from -9223372036854775808 to 9223372036854775807

【讨论】：

【解决方案3】：

1 是一个 int 字面量，因此 1 << (bits-1) 是在 int 类型中完成的，这会调用未定义的行为，因为您移动的范围超过了类型的宽度。使用 1LL 代替 long long 值

【讨论】：

【解决方案4】：

1 为整型常量，改为 1LL 即可得到 long long int 的结果。

int main() {

  long long int from, to;
  int bytes,bits;

  printf("signed long long int: ");
  bytes=sizeof(long long int);
  bits = 8* bytes;
  from = -(1LL << (bits-1));
  to =  (1LL << (bits-1)) - 1;
  printf(" %d bytes from %lld to %lld\n", bytes, from, to);
}

【讨论】：