C++ unsigned long 在 4294967295 之后不会回绕

Posted 2023-02-17

【中文标题】C++ unsigned long 在 4294967295 之后不会回绕

【英文标题】：C++ unsigned long doesn't wrap around after 4294967295

【发布时间】：2015-06-07 17:43:25

【问题描述】：

我在玩一些 c++ 代码，发现如果我用 4294967295（它的最大允许值）开始一个 unsigned long 并添加假设 6，我必须得到 5，它确实如此！但是下面的加法运算，mod 255并没有给出正确答案。为什么会发生这种情况，如何避免？

经过测试的平台： Windows 7，Visual Studio c++：工作正常； CentOS 6.6 版（最终版），g++：给出错误的答案； 请参阅代码下方的注释：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])  
   unsigned long s1=4294967295;
   unsigned long vp=245;
   unsigned long a;
   unsigned long b;
   unsigned long result;

   /* s1 is 4294967295 + 6 wich is 5  */
   s1+=6;
   a=s1;
   b=255*vp*s1;
   result = (a + b) % 255;
   printf("s1=%u , a=%u , b=%u , (a+b)=%u , (a+b)%255= %u\n", s1, a, b, a + b, result);

   /* s1 is a static value 5 */
   s1=5;

   a=s1;
   b=255*vp*s1;
   result = (a + b) % 255;
   printf("s1=%u , a=%u , b=%u , (a+b)=%u , (a+b)%255= %u\n", s1, a, b, a + b, result);
   return 0;

注意： 如果我用 Visual Studio 编译代码，我会得到正确的答案。

s1=5 , a=5 , b=312375 , (a+b)=312380 , (a+b)%255= 5
s1=5 , a=5 , b=312375 , (a+b)=312380 , (a+b)%255= 5

但是，如果我使用 gcc 版本 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-11) (GCC) 编译，我会得到：

s1=5 , a=5 , b=312375 , (a+b)=312380 , (a+b)%255= 6
s1=5 , a=5 , b=312375 , (a+b)=312380 , (a+b)%255= 5

在g++中如何避免？

【问题讨论】：

“如果我用 4294967295（他的最大允许值）开始一个无符号长整数”你从哪里读到的？

【参考方案1】：

如果我用 4294967295（他的最大允许值）开始一个无符号长整数

如果unsigned long 是32 位类型，4294967295 只是unsigned long 的最大值。在 Windows 上就是这种情况，包括 32 位和 64 位。在 Linux 上，unsigned long 在 32 位平台上是 32 位类型，但在 64 位平台上是 64 位类型。 C++ 标准没有规定类型的特定大小，它只是说unsigned long 必须至少为 32 位，因此 Windows 和 Linux 都是正确的。

如果您想要有保证的 32 位类型，请使用来自 <cstdint> 的 uint32_t（如果有）。它是该语言的最新添加，我不知道您的 Visual Studio 版本是否有它；如果没有，请参阅'uint32_t' identifier not found error。

另外，请注意您用于打印值的代码中存在错误。它碰巧不会在您尝试的两个平台上崩溃，但会截断 GCC 中的结果。要打印出unsigned long，您需要使用%lu 说明符，而不是%u。要打印出百分比字符，您需要将% 加倍。

printf("s1=%lu , a=%lu , b=%lu , (a+b)=%lu , (a+b)%%255= %lu\n", s1, a, b, a + b, result);

或者，由于您使用的是 C++，因此请使用其自己的打印机制。

#include <iostream>
…
    std::cout << "s1=" << s1
              << ", a=" << a
              << ", b=" << b
              << ", (a+b)=" << (a+b)
              << ", (a+b)%255=" << result;

在unsigned long是64位类型的平台上，s1的第一次循环值为4294967301。b的值为268328082129975。如果你使用正确的你会看到这些值打印说明符。

【讨论】：

uint32 可以找到 #include 有 uint32_t ，这不是新增内容。所以优于

@user4983898 自 C99 以来一直使用 C，但 Windows 在实现 C99 方面已经远远落后。它最近才在 C++ 中正式发布。

【参考方案2】：

您使用的是 64 位系统吗？因为那时long 在 GCC 中通常是 64 位，而在 Visual Studio 编译器中仍然是 32 位，这将解释为什么它不适用于 GCC 但适用于 VS。

要获取某个类型的最大值，请使用`std::numeric_limits 获取，例如

unsigned long s1 = std::numeric_limits<unsigned long>::max();

【讨论】：

它打印 5 和 6 而不是一个大数字的事实可能是因为他们在printf() 中使用%u 而不是%lu。

操作！。我知道了。我将类型更改为无符号整数，即 32 位。现在工作正常。一些编译器指令，谢谢。