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  • 深入理解计算机系统 练习题2.26-无符号计算产生的问题

    现在给你一个任务,写一个函数用来判定一个字符串是否比另一个更长。前提是你要用字符串库函数strlen(),它的声明如下:

    size_t strlen(const char *s);

     

    int strlonger(char * s, char * t)

    {

      return strlen(s)-strlen(t)>0;

    }

     

    当你在一些示例上测试这个函数时,一切似乎都是正确的。进一步研究发现在头文件stdio.h中数据类型size_t是定义成unsigned int的。

    A.在什么情况下,这个函数会产生不正确的结果?

    B.解释为什么会出现这样不正确的结果?

    C.说明如何修改这段代码好让它能可靠地工作。

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

    分析:

    size_t 被解释成了unsigned int时,在进行无符号计算时就要特别小心,尤其是当出现负数结果时,无符号计算可不这么觉得。

    对于无符号计算来说,世上可没有负数的结果,它会把任何得到的位模式解释成无符号数。

     

    所以很明显,当s字符串的长度strlen1小于t字符串的长度strlen2时。

    strlen1-strlen2应当是负数,这来人看来是理所当然的事;

    但是无符号计算可不这么觉得;如果结果是负数,那么就会根据无符号数的方式解释器补码,是一个很大的正数。然后正数是大于0,不等式成立,函数就会返回逻辑True。

    这就导致函数结果出错。

    修改一下return表达式即可,原则就是避免无符号计算

    修改后的表达式:return strlen(s)>strlen(t);

     

    总结:

    可以发现,有符号数到无符号数隐式强制转换导致了一些非直观的行为。

    这些非直观的特性经常导致程序错误,并且这种包含隐式强制类型转换的细微差别的错误很难被发现。

    所以我们要避免隐式强制类型转换,尽量不去用它,就不会犯错。

    如果非要用到它时,更需要注意可能产生的一些非直观特性。

    建议就是不使用无符号数计算。

    当然无符号数还是有它的使用场景的,例如一些非数学计算场合。

    往一个字里放入描述各种布尔条件的位标记时。

    地址也是无符号数表示的。

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