使用 C 或 C++ 时如何防止整数溢出？

Question

http://ideone.com/hANuZ

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    /**
     * Prints out powers of 2 for 32 iterations.
     */
    int iterations = 0;
    int value = 1;
    while (iterations <= 32) {
        // Prints in this format: iterations    2^n    value
        printf("%d\t2^%d\t%d", iterations, iterations, value);
        switch (iterations) {
          case 8:
          case 16:
          case 32:
              printf("\t\t%d bit\n", iterations);
              break;
          default:
              printf("\n");
              break;
        }
      value *= 2;
      ++iterations;
    }
    return 0;
}

当我编译并运行这段代码时，打印时会发生奇怪的事情'value' 大于 2^30 后，即使我将其声明为无符号长整型。

我该怎么办？我只是一个初学者。 :-(

Answer 1

您将其打印为有符号整数。尝试使用格式字符串

"%u\t2^%u\t%u"

检查 printf 文档以了解所有格式代码及其用途。 %u 代表unsigned int。 unsigned long 一般为%lu

Answer 2

简单的答案是尝试将其声明为大于 32 位的 unsigned long long（根据标准至少为 64 位，thx @caf）。

当处理特定大小很重要的类型时，您应该使用具有已知大小的类型，例如 int64_t。

Answer 3

只是为了好玩，为了清楚起见，我对您的代码示例进行了一些修改

#include <stdio.h>

int bitcount(unsigned long i) {
   int count = 0;
   while (i > 0) {
      count++;
      i>>=1;
   }
   return count;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
   /**
    * Prints out powers of 2 for 32 iterations.
    */
   int iterations = 0;
   int value = 1;
   while (iterations <= 32) {
      // Prints in this format: iterations    2^n    value
      printf("%d\t2^%u\t%u\t\t%d bit\n", iterations+1, iterations, value, bitcount(value));
      value *= 2;
      ++iterations;
   }
   return 0;
}

您会注意到 127 是 8 位，256 是 9 位。这是因为

127 =   1000 0000
256 = 1 0000 0000

此外，2^32 是 0 因为

2^32 = 1 0000 0000 ... 0000 0000       (overflow for int)
     =   0000 0000 ... 0000 0000 = 0   (only the first 32 bits are preserved)

Answer 4

如果您需要整数精度，则需要使用外部库来处理更大的数字。对于 C GMP http://gmplib.org/ 是一个众所周知的库。如果不需要整数精度，只需使用浮点数或双精度数。

如果您对类型的限制感到好奇，可以阅读此页面 http://www.lix.polytechnique.fr/~liberti/public/computing/prog/c/C/CONCEPT/data_types.html。