Question

我被分配了一个问题，其中有人可能放入任何类型的有符号/无符号整数，并且两个函数必须使用按位运算等返回相应的最小值和最大值。

我正在尝试调整我所知道的关于两个补码的范围 - 范围由 - （2 ^n-1）定义为（2 ^n-1 - 1）表示有符号值，0表示（2 ⁿ - 1表示无符号值。

但是，当我使用以下方法进行无符号时：

void create_minmax_unsigned() {
    unknownun exponent = (sizeof(unknownun) * 8) - 1;
    unknownun max = (1 << exponent) - 1;
    printf("The max is %d", max);
}

签名：

void create_minmax_signed() {
    unknowns exponent = (sizeof(unknowns) * 8) - 1;
    unknowns min = ((1 << exponent) + 1) - 1;
    unknowns max = (1 << exponent) - 1;
}

这种方法适用于char（un / s），short（un / s），int（un / s），long（un / s）但不长，即64位。

编辑：它实际上为所有int类型返回正确的位数。但是，对于long long，它没有显示正确的范围。

Answer 1

您不能只移动1 << (sizeof(signed type)*CHAR_BIT-1)，因为这是未定义的行为（如果sizeof(signed type) >= sizeof(int)）。另外，(x+1)-1是什么？（提示：x，除非x是INT_MAX，在这种情况下它是未定义的）。所以这不会给你一个负数，是吗？

Answer 2

long long计算失败的原因是，分配的RHS计算为int，并且您尝试按int过大的值进行移位。

这个spiel逐步发展答案 - 只有最终的代码才真正可行。早期版本有各种问题需要解决，一次只能解决一个问题。

您需要将RHS强制转换为指定的类型：

void create_minmax_unsigned() {
    unknownun exponent = (sizeof(unknownun) * 8) - 1;
    unknownun max = ((unknownun)1 << exponent) - 1;
    printf("The max is %d", max);
}

void create_minmax_signed() {
    unknowns exponent = (sizeof(unknowns) * 8) - 1;
    unknowns min = (((unknowns)1 << exponent) + 1) - 1;
    unknowns max = ((unknowns)1 << exponent) - 1;
}

返回多个值时遇到问题。使用<inttypes.h>和intmax_t或uintmax_t强制转换可以使您的打印代码更加强大：

void create_minmax_unsigned() {
    unknownun exponent = (sizeof(unknownun) * 8) - 1;
    unknownun max = ((unknownun)1 << exponent) - 1;
    printf("The max is %" PRIuMAX, (uintmax_t)max);
}

void create_minmax_signed() {
    unknowns exponent = (sizeof(unknowns) * 8) - 1;
    unknowns min = (((unknowns)1 << exponent) + 1) - 1;
    unknowns max = ((unknowns)1 << exponent) - 1;
    printf("The max is %" PRIdMAX, (intmax_t)max);
    printf("The min is %" PRIdMAX, (intmax_t)min);
}

解决溢出问题

到目前为止，这使得您的计算基本不变;它只是确保值的类型正确。但是，您的计算容易受到数字溢出的影响，这可能（非常）非常糟糕 - 它会导致带符号整数类型的未定义行为和无符号类型的错误答案。

对于无法使用较大类型来覆盖罪恶的无符号类型，您需要仔细创建2 ⁿ -1，因为2<sup>n</sup>大于can存储，所以它看起来像0.当你减去1时，你会得到正确的答案，但你真的不需要移位/取幂。

void create_minmax_unsigned() {
    unknownun max = (unknownun)0 - 1;
    printf("The max is %" PRIuMAX, (uintmax_t)max);
}

对于签名类型，您不能使用2 ^n-1 - 1，因为无法表示2 ^n-1。但是，您可以使用2 *（2 ^n-2 - 1）+ 1。负限制是减去一个值的值，导致：

未经测试的代码（错误）：

void create_minmax_signed() {
    unknowns exponent = (sizeof(unknowns) * 8) - 2;
    unknowns max = 2 * ((unknowns)1 << exponent) + 1;
    unknowns min = -max - 1;
    printf("The max is %" PRIdMAX, (intmax_t)max);
    printf("The min is %" PRIdMAX, (intmax_t)min);
}

经测试的代码（不是那么多错误）：

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

typedef signed long long unknowns;
void create_minmax_signed(void);

void create_minmax_signed(void)
{
    unknowns exponent = (sizeof(unknowns) * 8) - 2;
    unknowns max = 2 * (((unknowns)1 << exponent) - 1) + 1;
    unknowns min = -max - 1;
    printf("The max is %+" PRIdMAX "\n", (intmax_t)max);
    printf("The min is %+" PRIdMAX "\n", (intmax_t)min);
}

int main(void)
{
  create_minmax_signed();
  return 0;
}

汇编：

/usr/bin/gcc -g -O3 -std=c99 -Wall -Wextra -Wmissing-prototypes -Wstrict-prototypes -Wold-style-definition -Wold-style-declaration -Werror  mnx.c -o mnx

示例运行：

$ ./mnx
The max is +9223372036854775807
The min is -9223372036854775808
$

返回未知int类型的范围

2 个答案:

解决溢出问题