无符号数相加溢出_探讨有符号数与无符号数数据上溢出和下溢出问题
下面为有符号数的溢出:
#include
Void main()
{
Int i= 2147483647;
Printf(“%d,%d”,i.i 1);
}
输出结果为:2147483647,-2147483648
这是因为加减运算过后,它们的值超出了它们对应的那种整数类型的表示范围,我们把这种现象称为溢出。
注意:看清楚数字总是在循环的变化。如从最大2147483647,再加一后就变成了最小-2147483648。即循环的顺序是:
0— 2147483647— -2147483648— 0。
规律:
SHRT_MAX
1 == SHRT_MIN
SHRT_MIN-1 == SHRT_MAX
例如:
#include
int main(void)
{
short int
a=32767,b=32767,c;
a=a
b; //下面三行代码是实现两数交换的功能
b=a-b;
a=a-b;
c=sizeof(short int);
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
printf("sizeof=%d",c);
return
0;
}
结果:a=32767,b=32767
对学习编程者的忠告:
眼过千遍不如手过一遍!
书看千行不如手敲一行!
手敲千行不如单步一行!
单步源代码千行不如单步对应汇编一行!
考察如下程序段:
int n=1,sum=0;
while(sum<=32767) {sum =n; n ;}
printf(“n=%d\n”,n-1);
乍看该程序时无错误,但事实上,上列程序中的while循环是一个无限循环,原因在于int型数的表示范围为-32768到
32767,当累加和sum超过32767时,便向高位进位,而对int型数而言,最高位表示符号,故sum超过32767后便得到一个负数,while条件当然满足,从而形成无限循环。此时,最好的解决办法是将sum定义为long
int型。
另外google的一道笔试题中也需要意识到溢出的存在
short cal(short x)
{
if(x==0)
return 0;
else
return x cal(x-1);
}
答案
x==0时,0
x>0时,x …
1
x<0时,x
(x-1) … (-32768)【溢出】 32767 …… 1,中途栈溢出
假如是short类型的负数来说,-32768减去1之后,变成32767,就是说对于有符号整数来说:最小的负数-1=最大的整数,最大的整数+1=最小的负数。
假如栈不溢出,那么将递归32768-x
32767次,最后的值按照上面是可以计算出来的
但是栈的空间有限,当栈溢出的时候,错误,强制退出。
在gcc下,测试,假如上述数据类型是char,最后是能计算出值的大小,栈的大小还够用。
下面为无符号数的溢出:
上面提到的是有符号数的溢出,下面是无符号数的溢出
在c语言的程序开发调试中,经常碰到非法操作导致程序强行终止。这种情况的发生多是因为程序指针的指向错误,数据溢出就是其中的一种,下面我将介绍一下常见的几种溢出情况。
1、无符号整数上溢
示例代码:
bool funcB(char
*s1,unsigned short int len1,char *s2,unsigned short int len2)
{
if (1 len1 len2
> 64)
return false;
char *buf =
(char*)malloc(len1 len2 1);
if (buf) {
memcpy(buf,s1;len1);
memcpy(buf
len1,s2,len2);
}
if (buf) free(buf);
return true;
}
这段代码存在整数上溢问题,当len1等于64,len2是0XFFFF,这段代码就会发生溢出。因为在定义为unsigned short
char 类型下1+0xFFFF=0,这样就绕过了1 len1 len2 >
64的条件判断。直接导致后面的代码中错误地分配64字节内存,在内存拷贝时将产生溢出错误。
我分析:无符号整数上溢出的意思就是:无符号整数a已达最大数,
1之后又从小开始计算:1+0xFFFF=0;不同于有符号数的是,1+0xFFFF=—0xFFFF(最小数SHRT_MAX
1 == SHRT_MIN );
2、无符号整数下溢
示例代码:
bool funcA(unsigned int
cbSize)
{
if (cbSize
< 1024)
{
char *buf = new
char[cbSize-1];
memset(buf,0,cbSize-1);
delete buf;
return true;
}
else
return false;
}
这是一个整数下溢的例子。当函数调用时,如果参数cbSize赋值为0,由于参数cbSize被定义为unsigned int
型,则(cbSize-1)= (0-1) = 0XFFFFFFFF,分配如此大的内存,后果可想而知!
我分析:无符号整数下溢就是:无符号整数a为最小值0,再-1后变成最大值,例如:(0-1) =
0XFFFFFFFF;同与有符号整数的是,SHRT_MIN-1 == SHRT_MAX。
----------------------------------
#include
short
int fac( short int x)
{
static short int y=1;
y*=x;
return
y;
}
int main(void)
{
int s=0;
short i;
for(i=1;i<=8;i )
s =fac(i);
printf("S=%d\n",s);
return
1;
}
运行结果:S=-19303
运行SETP:
Setp1:i=1 y=1 S=0
1=1
Setp2:i=2 y=2 S=1
2=3
Setp3:i=3 y=6 S=3
6=9
Setp4:i=4 y=24 S=9
24=33
Setp5:i=5 y=120 S=33
120=153
Setp6:i=6 y=720 S=153
720=873
Setp7:i=7 y=5040 S=873
5040=5913
Setp8:i=8
y=40320溢出
16位内存空间存储情况:1001,1101,1000,0000(即40320的二进制表示)
反求补码:SETP1(减1)得到:1001,1101,0111,1111
SETP2(按位取反)得到:0110,0010,1000,0000(即25216的二进制表示)
故:y=-25216 S=5913-25216=-19303
Setp9:i=9,for循环结束,执行下一句输出:S=-19303
(40320 1001 1101 1000
0000 反码:1110
0010 0111 1111 补码:1110 0010 1000 0000
0110001010000000为
25216 )
我解释:此代码中的y值40320的意思是,原先在程序中算出来值是40320,记住此时40320就是内存中的补码,同样也是原码,由于正数的原码、反码、补码都相同,然而这个补码表示的意思是:y已不再是40320,由于y为有符号整数,此时,补码40320对应的有符号原码是:-25216,所以才有故:y=-25216 S=5913-25216=-19303。
记住:程序中算出来的数据都是原码。当然,算出来的正数也表示补码!
------------------------------------
#include
void main()
{
char c1 =
128;//char在此只有八位
unsigned char c2 =
257;
short s1 = 65535;
//short
在此只有16位2^16=65536 2^15=32768
65535=1111 1111 1111
1111B(已为补码) ;由于有符号,就变成了
- 111 1111 1111
1111(已为补码)= - 32767,则其表示的原码为 -1. 因为 - 32767 (-1)= - 32768.
unsigned int s2 =
65537;
printf("%d,%d,%d,%d",c1,c2,s1,s2);
}
unsigned char c2 =
257这一个
在内存中8位是表示不完的
所以需要9位的二进制才能表示它的值
但一个unsigned
char只能存8位的值,所以这里就需要截断
char c1 =
128,char这是一个有符号位的类型
所以在计算它的值的时候,需要用补码方式计算
128在内存中是:1000 0000
(最高一位是符号位)
补码计算,按位取反,再加1得:1000
0000=128
因其符号位是1,所以是负数:-128
输出结果:-128,1,-1,65537
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