如何解决永远增加,您会得到-2147483648?
| 出于一个我不想解释的聪明而复杂的原因(因为它涉及到以极其丑陋和hacky的方式创建计时器),我编写了一些如下的C#代码:int i = 0;
while (i >= 0) i++; //Should increment forever
Console.Write(i);
我希望程序能够永久挂起或崩溃,但是,令我惊讶的是,在等待大约20秒左右后,我得到了以下输出:
-2147483648
嗯,编程教会了我很多东西,但是我仍然无法理解为什么不断增加数字会导致数字最终变为负数……这是怎么回事?
解决方法
在C#中,内置整数由预定义长度的一系列位值表示。对于基本的“ 2”数据类型,长度为32位。由于32位只能代表4,294,967,296个不同的可能值(因为是2 ^ 32),因此显然,您的代码不会随着值的不断增加而永远循环。
由于
int
可以同时容纳正数和负数,因此必须以某种方式对数字的符号进行编码。这是用第一位完成的。如果第一位为1,则数字为负。
以下是用十六进制和十进制数字排列在整数行上的int值:
Hexadecimal Decimal
----------- -----------
0x80000000 -2147483648
0x80000001 -2147483647
0x80000002 -2147483646
... ...
0xFFFFFFFE -2
0xFFFFFFFF -1
0x00000000 0
0x00000001 1
0x00000002 2
... ...
0x7FFFFFFE 2147483646
0x7FFFFFFF 2147483647
从该图表中可以看出,表示最小可能值的位是将最大可能值加1而忽略符号位的解释所得到的值。当以这种方式添加签名数字时,它称为“整数溢出”。可以使用C#中的checked
和unchecked
语句配置是否允许整数溢出或将其视为错误。默认值是未选中,这就是为什么没有错误发生,但是您在程序中得到了那个疯狂的小数字的原因。
此表示称为2 \'s Complement。
, 该值溢出了32位整数存储区的正数范围,即range7ѭ(十进制为-2147483648)。这意味着您溢出了31位整数。
有人指出,如果您使用unsigned int,则将得到不同的行为,因为第32位未用于存储数字的符号。
, 您正在体验的是整数溢出。
在计算机编程中,当算术运算试图创建一个大于可用存储空间中可以表示的数值时,将发生整数溢出。例如,将1加到可以表示的最大值就构成了整数溢出。在这些情况下,最常见的结果是要存储的结果的最低有效可表示位(据说结果是包装好的)。
, int
是有符号整数。一旦超过最大值,它将从最小值(大负数)开始,并朝着0前进。
用uint
再试一次,看看有什么不同。
, 像这样尝试:
int i = 0;
while (i >= 0)
checked{ i++; } //Should increment forever
Console.Write(i);
并解释结果
, 其他人一直在说什么。如果您希望某些东西可以永久存在(我不会评论为什么需要这种东西),请使用System.Numerics命名空间(.NET 4+)中的BigInteger类。您可以比较任意数量的数字。
, 这与正数和负数如何真正存储在内存中(在位级别上)有很大关系。
如果您有兴趣,请观看以下视频:12:25及之后的编程范例。非常有趣,您将理解为什么您的代码会如此行为。
, 发生这种情况的原因是,当变量\“ i \”达到最大int限制时,下一个值将为负数。
, 我希望这听起来不像是明智的建议,因为它的意思是正确的,而不是刻薄的。
您要的是让我们描述对于整数数据类型来说这是非常基本的行为。
在任何计算机科学课程的第一年中都涉及数据类型,这是有原因的,这对于理解错误的方式和位置是非常基础的(您可能已经看到上面的行为,如果意外导致意外行为,即出现错误)。你的申请)。
我的建议是掌握1年级计算机科学的阅读材料+ Knuth的开创性著作“计算机程序设计的艺术”,只要支付500美元,您就可以拥有成为一名出色的程序员所需的一切,比一个程序员便宜得多。整个大学课程;-)
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