是否可以在 C 中使用带有 char 迭代器的 FOR 循环？

Posted 2023-02-25

【中文标题】是否可以在 C 中使用带有 char 迭代器的 FOR 循环？

【英文标题】：Are FOR loops with char iterators in C possible?

【发布时间】：2016-05-06 01:11:06

【问题描述】：

我在使用 unsigned char 作为迭代器时遇到问题。使用以下代码会导致卡在 FOR 循环中。 The output looks like this.

unsigned char i;
char * arr;
int * freq;
arr = (char *)(malloc(256*sizeof(char)));
freq = (int *)(malloc(256*sizeof(int)));
for (i=0; i<=255;i++)
    arr[i]=i;
    freq[i]=0;
    printf("%c",i);

我的问题是为什么会这样？是因为使用 unsigned char 作为迭代器吗？

【问题讨论】：

因为 unsigned char i 不能保存大于 255 的值。i<=255 始终为真。

不要将malloc 和朋友的结果投射到 C 中！并且sizefo(char) 被定义 以产生1。明确写出来是没有用的。

此外，使用 char 作为迭代器不太可能更“高效”，您不妨使用整数。不过我可能是错的

@aidan.plenert.macdonald：数组上的interator的正确类型是size_t（无符号）。或者，如果保证值是 <= SIZE_MAX，则可以使用 unsigned int。

@chux: 255 是标准要求的最小最大值（！）值。没有任何声明 unsigned char 不能容纳更大的值。

【参考方案1】：

i <= 255

如果i 是unsigned char 类型并且该类型在您的平台上是8 位的（很可能是），那么表达式将始终是true，并且您有一个无限循环。不过，这是定义明确的行为。 unsigned char 将简单地环绕，一旦达到 255，它的值将再次从 0 开始。

解决办法当然很简单：将i的类型改为int。

为避免将来出现此类意外，请务必打开编译器的警告。如果我用 GCC 编译虚假循环并将 -Wall 和 -Wextra 标志传递给它，它会告诉我这一点。

main.c: In function ‘main’:
main.c:5:17: warning: comparison is always true due to limited range of data type [-Wtype-limits]
   for (i = 0; i <= 255; ++i)
                 ^

【讨论】：

正确的类型是size_t。

对于一般数组大小，是的。但标准保证 int 将能够保存高达 2^15 – 1 的值，因此在这种情况下会很好。

如何开启编译器的警告？

@MASh 如果您使用的是 GCC 或 Clang，请使用答案中提到的标志。对于其他编译器，请查阅他们的文档。

【参考方案2】：

因为你的条件是i <= 255，所以当i变成255，就会加一。 您的机器上unsigned char 的最大范围是[0,255]，所以它再次回绕到零。所以循环，永远持续下去。

这个问题被称为算术或integer overflow

【讨论】：

我会写“无符号字符的最大范围是 [0,255] [在你的机器上]”。重点补充。 unsigned char 是至少 8 位，最多不是。

【参考方案3】：

for 循环执行以下操作：它执行初始化。然后它检查循环条件。如果循环条件为真，则执行循环，然后执行增量表达式。然后它再次检查循环条件。这字面意思就是它的作用。

当 i = 255 并执行 i++ 时，编译器尝试将 i 设置为 256，但由于它是无符号字符且可能是 8 位，因此 256 被截断为零。然后循环条件 i 完全遵循您告诉它的操作，而不是您希望它执行的操作。

【讨论】：

小修正：编译器不会对变量的内容做任何事情。它只是生成代码。

【参考方案4】：

主要问题：由于unsigned char i 不能保存大于UCHAR_MAX 的值。 i<=255 总是正确的。 UCHAR_MAX 通常是 255，因为它肯定在 OP 的平台上，但可能更多。

其他说明：

使用数组索引时，最好使用size_t。

不需要投射malloc() 结果。还要通过变量的大小而不是类型的大小来考虑倍数。 - IMO：更容易维护和正确编码。

避免幻数 256、255 浮动。

#define N 256
size_t i;
char * arr;
int * freq;
arr = malloc(sizeof *arr * N);
freq = malloc(sizeof *freq * N);
for (i=0; i<N;i++)
    arr[i]=i;
    freq[i]=0;
    printf("%c",i);

【讨论】：

@Olaf 不是那么古怪的符号？ ^^我只是记得标准中是怎么表达的，所以就用了。