Question

在Linux上使用gcc版本4.8.4，short为16位，int为32位。

#include "stdio.h"
int main( void ){
  unsigned short u = 0xaabb;
  unsigned int   v = 0xaabb;
  printf ("%08x %08x\n", u, (unsigned short)((u*0x10001)/0x100));
  printf ("%08x %08x\n", v, (unsigned short)((v*0x10001)/0x100));
  return 0;
}

结果：

0000aabb 0000bbab
0000aabb 0000bbaa

这可以改变，例如，通过除以0x10，这对于第一种情况产生类似的结果（+1）。如果/0x100截断的字节小于0x80，则不会产生这种效果。第一种情况（short u）的机器代码看起来好像是要进行一些舍入（添加0xFF）。

结果是什么原因还是错误？
其他编译器的结果是什么？

Answer 1

像0x10001这样的文字将是int类型（如果它可以放在int中，在这种情况下是正确的）。 int是签名类型。

由于变量u是一个小整数类型，因此只要在表达式中使用它，它就会被提升为int。

0xaabb * 0x10001应该会给出结果0xAABBAABB。但是，该结果太大，无法容纳在32位二进制补码系统的int内，其中int的最大数字为0x7FFFFFFF。因此，您会在有符号整数上获得溢出，从而调用未定义的行为 - 任何事情都可能发生。

在进行任何形式的二进制算术时，切勿使用有符号整数！

此外，最终转换为(unsigned short)是徒劳的，因为printf参数无论如何都会将传递的值提升为int。严格说来也是错误的，因为%x表示printf期望unsigned int。

为避免C中不可预测且有限的默认整数类型出现问题，请改用stdint.h。此外，使用unsigned int literals可以解决许多隐式类型提升错误。

示例：

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

int main( void ){
  uint16_t u = 0xaabb;
  uint16_t v = 0xaabb;
  printf ("%08" PRIx16 " %08" PRIx16 "\n", u, (uint16_t)(u*0x10001u/0x100u));
  printf ("%08" PRIx16 " %08" PRIx16 "\n", v, (uint16_t)(v*0x10001u/0x100u));
  return 0;
}

（此代码也会有参数提升，但是通过使用PRIx16格式说明符，您告诉printf现在编译器的业务是使代码工作，而不管是什么类型的促销可能存在于函数调用中。）

Answer 2

正常的算术转换正在播放。

在乘法之前，

u被转换为int。由于int已签名，因此在分割时行为不同。

printf("%08x\n", (u*0x10001)/0x100);
printf("%08x\n", (v*0x10001)/0x100);

返回

ffaabbab
00aabbaa

严格来说，有符号整数上的乘法溢出已经是未定义的行为，因此即使在除法之前结果也是无效的。

Answer 3

protected function postStatus(Illuminate\Http\Request $request) { $data = $request->all(); return Posts::create([ 'user_name' => $data['user_name'], 'body' => $data['body'], 'photo' => $data['photo'], 'visibility' => $data['visibility'], ]); }的结果是u*0x10001 =导致int类型溢出，从而导致未定义的行为。

Answer 4

假设16位short和32位int（典型的x86，ARM和大多数其他32位系统）：

您的代码中有两种类型的未定义行为（UB）。首先，在格式字符串中使用错误的类型说明符。 %x需要unsigned int，而unsigned short已延长至signed int。

第二个 - 你在这里看到的是第一个计算：u被转换为int（整数提升） - 而不是unsigned int用于乘法，因为常量{{1也是0x10001。乘法调用UB，因为它生成有符号整数溢出。一旦你调用UB，你就会迷失方向，任何进一步的解释都是无用的。

说，我们现在推测：发生的是，在乘法之后，你可能有一个负值，并且随着除法向零舍入（这是标准要求），你得到更高的负值。但是当你打印为无符号时，你会看到一个更大的原始（无符号）值。这是因为2的补充内部表示负值。

请注意，此结果超出了C标准。事实上，编译器可能会生成代码来格式化您的硬盘驱动器，或者您的计算机可能跳出窗口或nasal daemons可能出现。所以，纠正错误：

使用int打印%hx
e.g。使用unsigned short int强制转换为u * 0x10001U进行乘法运算。通常，如果使用无符号值，建议始终使用unsigned int（无符号）后缀。

Answer 5

我稍微扩展了你的代码来解释：

#include "stdio.h"
int main( void ){
  unsigned short u = 0xaabb;
  unsigned int   v = 0xaabb;

  printf ("not casted:\n");
  printf ("%08x %08x\n", u, ((u*0x10001)/0x100));
  printf ("%08x %08x\n", v, ((v*0x10001)/0x100));

  printf ("unsigned short casted:\n");
  printf ("%08x %08x\n", u, (unsigned short)((u*0x10001)/0x100));
  printf ("%08x %08x\n", v, (unsigned short)((v*0x10001)/0x100));

  printf ("u*0x10001:\n");
  printf ("x=%08x d=%d\n", u*0x10001, u*0x10001);

  // Solution
  printf ("Solution:\n");
  printf (">>> %08x %08x\n", u, (unsigned short)((u*0x10001UL)/0x100UL));
  printf (">>> %08x %08x\n", v, (unsigned short)((v*0x10001UL)/0x100UL));
  return 0;
}

这导致以下输出：

not casted:
0000aabb ffaabbab
0000aabb 00aabbaa
unsigned short casted:
0000aabb 0000bbab
0000aabb 0000bbaa
u*0x10001:
x=aabbaabb d=-1430541637
Solution:
>>> 0000aabb 0000bbaa
>>> 0000aabb 0000bbaa

所以您看到操作u*0x10001将生成signed int（32位）值，因此您的结果为d=-1430541637。如果您将此值除以0x100，您将获得0xFFAABBAB的结果。如果您使用unsigned short投射此值，则会得到结果= 0x0000BBAB。如果要防止这种情况，编译器使用无符号值进行此操作，则必须将UL写为数字的扩展名。

所以你看到编译器正在按预期工作。您可以在Code[^]处自行编译。

整数算术产生一个奇怪的结果（除法后舍入？）

5 个答案: