C++中char类型的溢出问题

Posted 2020-07-11 ！！-阳光-！！

C++中什么经常会运用到char类型，也会将char类型作为循环语句的循环条件，但往往这里最容易出现错误，容易出现溢出，进入死循环。这里我们就来简单介绍下为什么会出现这种情况。

首先，了解下char类型的取值范围：

char分为无符号(unsigned)和有符号(signed)两种：

   无符号（unsigned）的取值范围：0~255；

   有符号（signed）的取值范围为：-128~127.

   一般我们常用char来声明一个变量，编译器默认为有符号的，即范围为：-128~127.

常见溢出问题：

   知道了char类型的取值范围后，就容易理解为什么会出现溢出了。出现溢出的地方很多都是因为将char类型的变量作为了循环语句的条件部分，这样就很容易出现溢出，这里讲解一下char类型的自增情况。

   一般作为循环条件时，char类型往往被赋值了int类型，如char i = 0，然后i进行自增。

   当i是无符号型时，取值范围为-128 ~ 127，当i=127后再进行自增的时候，这时i就不是等于128了，而是等于-128；当i= -128，再进行自减的时候就不是等于-129，而是等于127.

   当i是有符号型的时候，取值范围为0 ~ 255，当i = 255时，再进行自增，这时i=0，而不是等于256；当i=0，进行自减的时候i= 255，而不是-1.

  这是因为char型对于有符号型，前24位永远和倒数第8位一样，对于无符号型，前24位永远为零。

  造成上面的结果的原因：

  当为有符号型时，当i = 127时，二进制为：0....0 0111 1111,然后加1后，按照上面的原理，变为：1....1 1000 0000,结果i = -128；当i=-128时，减1，二进制变为：0....0 0111 1111,结果i = 127.

  当为无符号时，当i=255时，二进制为：0....0 1111 1111,加1后，按照上面的原理，变为：0....0 0000 0000 ,结果为i= 0；当i = 0时，减1，二进制为：0...0 1111 1111,结果为255.

下面通过一个实例来说明：

#define s8 char
static int k = 0;
void func()
{
  s8 i = 0;
  for(i = 0; i < 128; i++)
 {
    k += i&3;
  }
  printf("k = %d\n", k);
}

这里很多人可能会动笔就计算，算得 k= 192，但结果是错的。

原因：注意i为一个char类型，且为有符号型，并被赋初值0，这里当i = 127的时候，程序会正常进行，然后i自增，变为-128，最后还是满足条件，程序并不会终止，这样就出现了char类型的溢出，程序进入死循环。此时，要么改变循环中的条件，改为：i < 127;或者将i的类型改为int型。