为什么有时我会溢出，有时不会在 C 中

如何解决为什么有时我会溢出，有时不会在 C 中

我有这个代码，两次计算给了我不同的结果。
第一个溢出，第二个只保留 2^31-1。

我不知道为什么。

int n4,n5;

n4 = pow(2,31);
n4 = n4 + n4;
n5 = pow(2,31) + pow(2,31);

printf("\nn4: %d,n5: %d",n4,n5);
/* n4: -2,n5: 2147483647 */

解决方法

pow 的返回值属于 double 类型。

因此，pow(2,31) + pow(2,31) 在 double 可以表示的范围内。

赋值 n5 = (double) ... 将 double 强制转换为 int。但由于该值不能用 int 表示，因此结果为 (2^31)-1。基本上，您将 double 值限制为 int ((2^31)-1) 的最大值。

第一种情况是溢出，因为 n4 + n4 的结果是 int 类型。并且值超过最大值。

C 标准草案 N2176

6.3 转换
6.3.1.4 实数浮点数和整数

1. 当浮点实型的有限值被转换为_Bool 以外的整数类型时，小数部分将被丢弃（即，该值被截断为零）。如果整数部分的值不能用整数类型表示，则行为未定义。

是的，转换是 UB。但是为了解释 OP 的结果，我“假设”该值已被限制在 int 的范围内。

,

首先，“为什么有时我会溢出有时不会”是完全不正确的。整数溢出是一种错误情况，由整数算术的结果无法用表达式的类型表示。您似乎与它混淆的是 -2，它是环绕的示例，整数溢出的未定义行为的可能表现之一。问题是你不能从结果中判断是否发生了整数溢出，因为整数溢出发生后程序的行为是未定义的，所以结果看起来好像没有发生。

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但让我们仔细看看您的代码：

int n4,n5;

n4 = pow(2,31);

pow(2,31) 将产生一个值为 2 的 double，其值为 31 的幂 - 完全或近似，具体取决于实现的质量。确切值比 32 位 signed int 中可以存储的最大值多一。

通过截断小数 (C11/18 6.3.1.4p1) 将 double 转换为 int

1. 当实数浮点型的有限值转换为 _Bool 以外的整数类型时，小数部分将被丢弃（即，该值被截断为零）。如果整数部分的值不能用整数类型表示，则行为未定义

如果整数部分在目标类型中不可表示，则行为未定义。在这种情况下，如果 pow 实现不好，则该值可能略小于 2³¹，截断后的结果将等于 MAX_INT（即 2³¹-1），并且不会发生未定义的行为。但如果它是好的，那么它的结果是 2³¹ 并且转换的行为是未定义的。

现在我们开始：

n4 = n4 + n4;

如果 pow(2,31); 转换为 int 导致未定义的行为，这已经是无稽之谈。如果不是（即它导致 2³¹-1，那么这将导致整数溢出，因此此处会发生未定义的行为。

n5 = pow(2,31) 的值将是类型为 double 的 2³² 并且不能用 32 位 signed int 表示，因此转换将导致未定义的行为。

在这里，未定义的行为是未定义的：
printf("\nn4: %d,n5: %d",n4,n5);
/* n4: -2,n5: 2147483647 */

现在您认为该结果究竟有多少未定义？好吧，它非常未定义：
如果你编译
gcc pow.c

然后运行，你得到
n4: -2,n5: 2147483647

如果你用gcc -fno-builtin-pow pow.c -lm编译，或者用31问指数scanf，你会得到
n4: 0,n5: -2147483648

未定义行为未定义。
      ,
        
n4：第一个赋值溢出，因为 MAX_INT 可能是 2^31-1。整数溢出是 6.3.1.3 未定义的行为：

否则，新类型是有符号的，值不能在其中表示；要么结果是实现定义的，要么引发实现定义的信号。

在下一行中，您添加之前获得的两个未定义值（即 -1）并获得 -2。
n5: pow() 返回一个双精度值，所以右边的表达式是用双精度值完成的，然后转换为一个 int，这也是每个 6.3.1.4 的未定义行为：

如果被转换的值在
可以表示但不能准确表示的值的范围，结果是
以实现定义的方式选择的最接近的较高或最接近较低的可表示值。