无符号值之间的减法-意外结果

subtraction between unsigned values - unexpected result

本文关键字：意外 结果 之间 无符号      更新时间：2023-10-16

我有两个变量（test1和test2），都是无符号的。我需要检查一下哪个更大。

我试图了解如果发生溢出会发生什么。

我的第一个测试是使用uint8_t（char）数据类型完成的：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
int main()
{
    uint8_t test1 = 0;
    printf("test1 = %dn", test1);
    uint8_t test2 = pow(2, 8 * sizeof(test1)) - 1; //max holdable value of uint8_t
    printf("test2 = %dn", test2);
    uint8_t test3 = test1 - test2;
    printf("test1 - test2 = %dn", test3);
    if ((test1 - test2) == 0)
        printf("test1 == test2n");
    if ((test1 - test2) > 0)
        printf("test1 > test2n");
    if ((test1 - test2) < 0)
        printf("test1 < test2n");
    if (test3 == 0)
        printf("test1 == test2n");
    if (test3 > 0)
        printf("test1 > test2n");
    if (test3 < 0)
        printf("test1 < test2n");
    return 0;
}

输出：

test1 = 0                                                                                                                                                       
test2 = 255                                                                                                                                                     
test1 - test2 = 1                                                                                                                                               
test1 < test2                                                                                                                                                   
test1 > test2

什么？生成子动作并将其保存在变量中，然后进行检查，与动态检查子动作不同吗？

我的第二个测试是使用uint32_t（long）数据类型完成的：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
int main()
{
    uint32_t test1 = 0;
    printf("test1 = %dn", test1);
    uint32_t test2 = pow(2, 8 * sizeof(test1)) - 1; //max holdable value of uint32_t
    printf("test2 = %lun", test2);
    uint32_t test3 = test1 - test2;
    printf("test1 - test2 = %dn", test3);
    if ((test1 - test2) == 0)
        printf("test1 == test2n");
    if ((test1 - test2) > 0)
        printf("test1 > test2n");
    if ((test1 - test2) < 0)
        printf("test1 < test2n");
    if (test3 == 0)
        printf("test1 == test2n");
    if (test3 > 0)
        printf("test1 > test2n");
    if (test3 < 0)
        printf("test1 < test2n");
    return 0;
}

输出：

test1 = 0                                                                                                                                                       
test2 = 4294967295                                                                                                                                              
test1 - test2 = 1                                                                                                                                               
test1 > test2                                                                                                                                                   
test1 > test2

什么？？？现在制作子动作并将其保存在一个变量中，然后检查它，是否与动态检查子动作相同？

SO我期望无符号值之间的子运算（没有显式强制转换）总是返回一个>=0的值。但是在IF内部执行子动作会导致意外的结果。

现在我很困惑。有人能向我解释一下这种行为吗？

有些晦涩难懂的类型提升规则适用。在操作数为uint8_t的第一个示例中，对于表达式：

test1 - test2

在减法之前，两个操作数都隐式提升为int，并且表达式本身的类型为int。

由于类型升级，您的uint8将升级为基于平台的int，在当今大多数计算机中，它可能大于8位（通常为32位）。

此行：

if ((test1 - test2) < 0)

如果等同于

if ((int)((int)test1 - (int)test2) < 0) = -255 < 0

这是真的。

然而，对于这条线路，

uint8_t test3 = test1 - test2;

它相当于

uint8_t test3 = (uint8_t)((int)test1 - (int)test2); //(uint8_t)(-255) = 1!!;

所以test1 - test2 < 0和test3 > 0都是（欢迎来到计算机世界！）正确的！

这就解释了你的结果。

但对于uint32，因为它的级别比原生int"高"，所以它没有"升级"，一直保持为uint32，或者换句话说，

此行：

if ((test1 - test2) > 0)

如果等同于

if ((uint32_t)((uint32_t)test1 - (uint32_t)test2) > 0) = large positive number > 0

和这条线路

uint32_t test3 = test1 - test2;

相当于

uint32_t test3 = (uint32_t)test1 - (uint32_t)test2; //also large positive number

因此您同时拥有test1 - test2 > 0和test3 > 0。

所以，在您的两种情况下，只有在8位机器上运行时，两者才是正确的。或者，假设将来原生int是64位，那么这两种情况也都是正确的。。。

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