Как работает целочисленное деление в C ++ для предельных и отрицательных значений?

Question

Как работает целочисленное деление в C ++ для предельных и отрицательных значений?

Я сталкиваюсь с некоторыми странными результатами с целочисленным делением в C ++. Я пытаюсь рассчитать это: -2147483648 / -1.

Я получаю 3 разных результата в 3 разных сценариях:

int foo(int numerator, int denominator) {
int res = numerator / denominator; // produces SIGFPE, Arithmetic exception interrupt

cout << res << endl;
}

int main() {
int res = -2147483648 / -1;
cout << res << endl;               // prints -2147483648
cout << -2147483648 / -1 << endl;  // prints 2147483648
foo(-2147483648, -1);
return 0;
}

Почему целочисленная операция деления дает разные результаты в разных ситуациях?

14

16-bit c++integer integer-division precision

Решение

Другие решения

Ваш результат может быть INT_MAX+1другими словами, это вероятно переполняется. Это неопределенное поведение, и все может случиться. Например, компилятор может отклонить код напрямую.

(Система может иметь INT_MAX >= 2147483648, но тогда вы ожидаете того же результата для ваших 3 тестовых случаев)

12

int res = -2147483648 / -1;
cout << res << endl;               // prints -2147483648
cout << -2147483648 / -1 << endl;  // prints 2147483648
int res = numerator / denominator; // produces SIGFPE, Arithmetic exception interrupt

Обратите внимание, что нет никаких отрицательных целочисленные литералы.

Там нет отрицательных целочисленных литералов. Такие выражения, как -1, применяют унарный оператор минус к значению, представленному литералом, что может включать неявные преобразования типов.

Буквальный 2147483648 больше, чем максимальное значение intтак что его тип будет long (или же long long, зависит от реализации). затем -2147483648 тип longи результат расчета (-2147483648 / -1) является long тоже.

Для 1-го случая результат 2147483648 типа long является неявно преобразуется в int, но это больше, чем максимальное значение intрезультат определяется реализацией. (Кажется, что результат оборачивается в соответствии с правилами представления (дополнение 2) здесь, так что вы получите результат -2147483648.)

Для 2-го случая результат с типом long распечатывается напрямую, поэтому вы получите правильный результат.

Для третьего случая вы делаете расчет на двух ints, и результат не может вписаться в тип результата (т.е. int), переполнение целочисленной арифметической операции со знаком случилось, поведение не определено. (Создает SIGFPE, прерывание арифметического исключения здесь.)

10

Источник

Accepted Answer

Буквальный -2147483648 / -1 рассчитывается вашим компилятором как 2147483648 в типе данных, который достаточно широк, чтобы содержать это значение.

Когда литерал распечатывается напрямую, он печатает значение правильно.

Когда литерал хранится в resэто брошено на int, int кажется, в вашей системе 32 бит в ширину. Значение 2147483648 не может быть представлен как 32-битное целое число со знаком, поэтому приведение вызывает переполнение. В вашей системе это переполнение приводит к значению -2147483648 (вероятно, он использует два дополнения).

Наконец, при попытке выполнить деление во время выполнения (в foo функция), то SIGFPE исключение происходит из-за переполнения (потому что int тип данных не может представлять результат).

Обратите внимание, что все эти три параметра зависят от поведения платформы:

тот факт, что компилятор не генерирует никаких ошибок (или других проблем) при переполнении литерального вычисления, а просто использует тип данных, достаточно большой для хранения результата
тот факт, что int переполнение при хранении литерала генерирует это конкретное значение (и никаких других проблем)
тот факт, что SIGFPE исключение выдается при переполнении во время выполнения

12