准确认识算数溢出

Posted 2020-09-27

　　说明：本文中的代码使用C语言描述

　　算数溢出：给指定数据类型的变量赋值超出其取值范围的值将导致算数溢出

　　以下代码你认为会输出什么结果？

1-1

1 #include <stdio.h>
2 
3 int main(void) {
4     unsigned short s = -1;
5     printf("s = %d");
6     return 0;
7 }

1-2

#include <stdio.h>

int main(void) {
    unsigned short s = 65545;
    printf("s = %d");
    return 0;
}

　　对于1-1代码段，我们期望的输出是：s = -1

　　对于1-2代码段，我们期望的输出是：s = 65545

　　可事实上的输出分别是：65535 和 9

　　为什么会是这样的结果呢？其实结果很简单

• 　　首先short类型用2字节也就是16位存储整数，unsigned short表示变量s存储的是无符号整数
• 　　unsugned short的取值范围是0~2¹⁶-1（0~65535）
• 　　我们把这个范围的无符号整数想象成从0开始到65535结束的一条线，如果让这条线首尾相接就类似闹钟的表盘
• 　　因此，给变量赋值该取值范围内的任何一个值都不会发生溢出，
• 　　赋值类似于波动表盘上的指针到指定的刻度，当然指针有顺时针和逆时针的区别（这就是算数溢出的本质原因）
• 　　当我们给变量s赋值-1的时候，相当于将指针逆时针调整一个格子，也就是调整到了最末端，即65535
• 　　而当我们为s赋值65545的时候，相当于闹钟转了完整的一圈后有多走了10个格子，因为起始点是0，因此得到的结果是10-1=9

　　附图如下：

　　1-1图

　　

　　1-2图