Question

所以我写了一个小实验测试下溢＆amp;溢出，使用c和64位机器。对于int类型，最小/最大值为：

   int tmax = 2147483647;
   int tmin = -2147483648;

我知道两个补充是如何运作的，这不是我的问题。

所以我想，如果我做了一些消极的tmin会发生什么？那就是：

   int tmin = -2147483648;
   int negativeTmin = -tmin;

它最终仍然是tmin。（即，negativeTmin将为-2147483648）

我的问题是为什么会这样？由于积极的2,147,483,648不能用int表示，我理解为什么它当然不是，但它似乎并不奇怪，它并没有改变所有这一点使它成为唯一的非零int，当 - 应用于它时，它不会发生变化。我并不是说我对它应该是什么有更好的了解，我只是好奇为什么-tmin == tmin。它是否与按位运算有关，或者在计算机中如何进行减法，或者它是否默认执行此操作，因为我尝试做的是未定义的，还是其他什么？

我的代码：

#include <stdio.h>
int main() {
   int tmax = 2147483647;
   printf("tmax Before: %d\n", tmax);
   tmax++;
   printf("tmax After: %d\n\n", tmax);

   int tmin = -2147483648;
   printf("tmin Before: %d\n", tmin);
   tmin--;
   printf("tmin After: %d\n\n", tmin);

   int tmin2 = -2147483648;
   int negativeTmin = -tmin2;
   printf("negative tmin: %d\n\n", negativeTmin);

   return 0;
}

输出：

tmax之前：2147483647   tmax之后：-2147483648

tmin之前：-2147483648   tmin之后：2147483647

负tmin：-2147483648

Answer 1

由于整数溢出，您的代码int tmin2 = -2147483648; int negativeTmin = -tmin2引入了未定义的行为，因此它可能会产生任何结果。所以考虑任何规则，为什么会发生这种情况，如果它与两个补码有关，那就毫无意义，实际上是错误的。

对于未定义的行为，整数溢出是示例，因为它在标准的＆＃34;未定义的行为＆＃34;的定义中作为示例提及。（3.4.3 - undefined behavior）：

使用不可移植或错误时的1个未定义的行为行为   程序构造或错误数据，本国际   标准没有要求

2注意可能的未定义行为包括忽略这种情况   完全具有不可预测的结果，在翻译过程中表现出色   或者以文件化的方式执行程序   环境（有或没有发出诊断信息），到   终止翻译或执行（发布a   诊断信息）。

3示例未定义行为的示例是整数上的行为   溢出。

Answer 2

正如其他人在这里发布的那样，从技术上讲，你所做的事情会导致未定义的行为，因为C中有符号整数的上溢或下溢会导致未定义的行为。

另一方面，在大多数英特尔系统上，整数上溢或下溢只是围绕整数值并设置一些处理器标志，以便将来的指令可以检测到溢出。在那些系统上，当你计算-T _min时，为什么做你得到T _min是合理的？

在签名的双向补充系统中，值得注意的是表达式-x等同于~x + 1。所以，让我们想象你有T _min，看起来像这样：

10000000 00000000 00000000 00000000

如果你计算~T _min，你得到

01111111 11111111 11111111 11111111

这恰好是T _max。如果你向它添加一个，你会得到一个巨大的波纹携带传播一直到最后，产生

10000000 00000000 00000000 00000000

这是我们开始的。这就是为什么你可能会看到T _min回来。

另一种看待这种情况的方法：你知道签名的32位整数的T _min是-2 ³¹。 -T _min的值应该是一个值，使得T _min + -T _min = 0（mod 2 ³²）。那么[-2 ³¹，2 ³¹ - 1]范围内的哪个值碰巧有这个属性？它是-2 ³¹，这就是为什么T _min = -T _min。

所以对你的问题的最佳答案可能是＆＃34;技术上你正在做的是未定义的行为，但是在合理的英特尔系统和没有设置进行积极优化的编译器上，它归结为有符号的32位整数运算如何工作以及如何定义否定的机制。＆＃34;

Answer 3

-X是X的2s补码这就是硬件对否定所做的事情https://c9x.me/x86/html/file_module_x86_id_216.html

INT_MIN = -2147483648 = 0x80000000
2的补充-2147483648 = 0x80000000

您可以将2的补码计算为翻转位并添加1个请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Two%27s_complement。翻转位0x80000000给出0x7fffffff。
0x7fffffff + 1 = 0x80000000 = -2147483648

（gdb）p / x（int）（ - 2147483648）
   $ 14 = 0x80000000
   （gdb）p / x（int） - （ - 2147483648）
   $ 15 = 0x80000000
   （gdb）p / x~（0x80000000）
   $ 16 = 0x7fffffff
   （gdb）p / x~（0x80000000）+ 1
   $ 17 = 0x80000000

Answer 4

另一种思考方式。

类型为int的数据用32位表示。取tmin = -2147483648，然后当然是-tmin =2147483648。在二进制补码算法中， tmin 的二进制表示为

10000000 00000000 00000000 00000000

，对于 -tmin ，

0 10000000 00000000 00000000 00000000

但是只允许32位，因此截断消除了最高有效位（在这种情况下，是第一个零），我们得到了

10000000 00000000 00000000 00000000

这是 tmin 。

Answer 5

实际上我相信我刚刚意识到答案;因为我们知道2147483648不能用int表示，因此是-2147483648，所以当你做 - （ - 2147483648）以及那是2147483648时，但是不能表示如上所述那样变成-2147483648。因此为什么-tmin == tmin。

为什么否定最小可能整数会产生自身？

5 个答案: