O envoltório em torno de explicação para assinados e as variáveis em C?

Question

Eu li um pouco C spec que não assinados variáveis(em particular unsigned short int) realizar alguns assim chamados o envoltório em torno de no estouro de número inteiro, apesar de eu não poderia encontrar qualquer coisa sobre assinado variáveis, exceto que eu saí com comportamento indefinido.

O meu professor disse-me que os seus valores também obter enrolado (talvez ele apenas quis dizer gcc).Eu pensei que os bits apenas ficar truncado e os bits saí com me dar algum estranho valor!

O que envoltório em torno do que é e como é diferente de apenas truncar bits.

Answer 1

Inteiro de variáveis não possuem envoltório comportamento em linguagem C.Assinado de estouro de número inteiro durante cálculos aritméticos produz comportamento indefinido.Nota BTW que o compilador GCC que você mencionou é conhecido pela aplicação de estrito sobrecarga semântica em otimizações, o que significa que ele aproveita a liberdade proporcionada por tal comportamento indefinido situações:GCC compilador assume que o número inteiro assinado de valores nunca enrole ao redor.O que significa que o GCC, na verdade, passa a ser um dos compiladores em que você não dependem de wrap-around comportamento do inteiro assinado de tipos.

Por exemplo, o compilador GCC pode-se assumir que para a variável int i a seguinte condição

if (i > 0 && i + 1 > 0)

é equivalente a um mero

if (i > 0)

Isso é exatamente o que estrito sobrecarga semântica significa.

Inteiro não assinado tipos de implementar módulo aritmético.O módulo é igual 2^N onde N é o número de bits na representação de valor do tipo.Por esta razão inteiro não assinado de tipos, de fato, aparecer para moldar em excesso.

No entanto, a linguagem C nunca realiza cálculos aritméticos em domínios menores do que a da int/unsigned int.Tipo unsigned short int que você menciona na sua pergunta, normalmente será promovido para o tipo de int em expressões antes de qualquer cálculos começar (supondo que o intervalo de unsigned short encaixa-se no intervalo de int).O que significa que 1) os cálculos com unsigned short int será efectuada no domínio da int, com o estouro acontecer quando int estouros, 2) excesso durante tais cálculos levarão a um comportamento indefinido, não wrap-around comportamento.

Por exemplo, este código produz um envoltório em torno de

unsigned i = USHRT_MAX;
i *= INT_MAX; /* <- unsigned arithmetic, overflows, wraps around */

enquanto esse código

unsigned short i = USHRT_MAX;
i *= INT_MAX; /* <- signed arithmetic, overflows, produces undefined behavior */

leva a um comportamento indefinido.

Se não int estouro acontece e o resultado é convertido para um unsigned short int tipo, ele é novamente reduzida por módulo 2^N, que irá aparecer como se o valor foi enrolado.

Answer 2

Imagine que você tem um tipo de dados de que apenas 3 bits de largura.Isso permite que você para representar a 8 valores distintos, de 0 a 7.Se você adicionar 1 a 7, você vai "wrap around" de volta para 0, porque você não tem o suficiente bits para representar o valor de 8 (1000).

Este comportamento é bem definidos para não assinados tipos.É não bem-definidos para assinada tipos, porque existem vários métodos para representação de valores assinados, e o resultado de um estouro vai ser interpretados de maneira diferente com base nesse método.

Sinal-magnitude:os primeiros bits representa o sinal;0 para positivo e 1 para negativo.Se o meu tipo é de três bits de largura de novo, então eu posso representar assinado valores da seguinte maneira:

000  =  0
001  =  1
010  =  2
011  =  3
100  = -0
101  = -1
110  = -2
111  = -3

Uma vez que um bit é levado para o sinal, eu só tenho dois bits para codificar um valor de 0 a 3.Se eu adicionar de 1 a 3, eu vou transbordar com -0 como o resultado.Sim, existem duas representações para 0, um positivo e um negativo.Você não encontrará sinal-magnitude representação de tudo o que, muitas vezes.

Um complemento:o valor negativo é o bit a bit-o inverso do que o valor positivo.Novamente, usando os três bits tipo:

000  =  0
001  =  1
010  =  2
011  =  3
100  = -3
101  = -2
110  = -1 
111  = -0

Eu tenho três bits para codificar os meus valores, mas o intervalo é [-3, 3].Se eu adicionar de 1 a 3, eu vou transbordar com -3 como o resultado.Isso é diferente do sinal-magnitude resultado acima.Novamente, há duas codificações para 0 usando este método.

Em complemento de dois:o valor negativo é o bit a bit o inverso do que o valor positivo, mais 1.Nos três bits do sistema:

000  =  0
001  =  1
010  =  2
011  =  3
100  = -4
101  = -3
110  = -2
111  = -1

Se eu adicionar de 1 a 3, eu vou transbordar com -4 como um resultado, que é diferente dos dois métodos anteriores.Note que temos um pouco maior intervalo de valores [-4, 3] e apenas uma representação para 0.

Complemento de dois é, provavelmente, o método mais comum de representação de valores assinados, mas não é a única, portanto o C padrão não pode fazer quaisquer garantias de que vai acontecer quando você estouro de um inteiro assinado de tipo.De modo que deixa o comportamento não definido assim, o compilador não tem que lidar com a interpretação de representações múltiplas.

Answer 3

O comportamento indefinido vem a partir do início de questões de portabilidade quando assinado tipos de número inteiro pode ser representado como sinal de & magnitude, complemento ou de complemento de dois.

Atualmente, as arquiteturas de representar números inteiros como complemento de dois que fazer envoltório em torno.Mas cuidado :desde o seu compilador é certo assumir que você não será executado comportamento indefinido, você pode encontrar estranho de bugs, quando a otimização é sobre.

Answer 4

Em uma assinado inteiro de 8 bits, a definição intuitiva de envoltório em torno do que pode parecer como ir de +127 para -128-em complemento de dois binários:0111111 (127) e 1000000 (-128).Como você pode ver, que é o progresso natural de incrementar o binário de dados--sem considerar a ele para representar um número inteiro, assinado ou não assinado.Contador intuitivamente, o real overflow ocorre quando o movimento de -1 (11111111) para 0 (00000000) o número inteiro não assinado o sentido de wrap-around.

Este não responder a mais profunda questão do que é o comportamento correto quando um número inteiro assinado excede porque não há "corrigir" o comportamento, de acordo com o padrão.