Поведение целочисленного переполнения C при назначении целым числам большей ширины

Если я выполню следующий код на C:

#include <stdint.h>

uint16_t a = 4000;
uint16_t b = 8000;

int32_t c = a - b;

printf("%d", c);

В результате он правильно печатает «-4000». Однако я немного смущен: не должно ли быть арифметического переполнения при вычитании большего целого числа без знака из другого? Какие правила кастинга здесь действуют? Этот вопрос кажется немного нубским, поэтому любые ссылки будут очень признательны.


c casting overflow integer integer-overflow
person Davorian    schedule 08.04.2009    source источник

Ответы (4)


arrow_upward
5
arrow_downward

Вопрос на самом деле несколько сложный. Операнды арифметических выражений преобразуются с использованием определенных правил, которые вы можете увидеть в разделе 3.2.1.5 документа Стандартный (C89). В вашем случае ответ зависит от типа uint16_t. Если он меньше int, скажем, short int, то операнды преобразуются в int, и вы получаете -4000, но в 16-битной системе uint16_t может быть unsigned int, и преобразование в знаковый тип не произойдет автоматически.

person TrayMan    schedule 08.04.2009
comment
Я ссылаюсь, конечно, на старый стандарт. См. ответ tgamblin для C99. Хотя говорят одно и то же. - person TrayMan; 08.04.2009
comment
3.2.1.5 предназначен для преобразований типа double/float/int/etc. Он ищет интегральные (long/int/char/short/etc) рекламные акции, которые есть в 3.2.1.1 этой версии стандарта. Это в 6.3.1.1 в более новом стандарте, на который я ссылался выше. - person Todd Gamblin; 08.04.2009
comment
Он также может захотеть 3.2.1.2 (целые со знаком/без знака) - person Todd Gamblin; 08.04.2009
comment
Раздел 3.2.1.5 также охватывает целочисленные преобразования. - person TrayMan; 08.04.2009
comment
о хм так и есть. Я думаю, у него есть правила для длинных чисел и тому подобного. Есть элемент указателя, который указывает вам на 3.2.1.1 для интегральных рекламных акций. - person Todd Gamblin; 08.04.2009
comment
Хорошо, а что, если мы расширим пример до двух uint32_t и одного int64_t, предполагая 32-битную ширину int? - person Davorian; 09.04.2009
comment
В этом случае вычитание беззнаковое и переполняется. - person TrayMan; 09.04.2009

arrow_upward
3
arrow_downward

Короткий ответ: все они повышаются до int во время вычитания. Подробный ответ см. в разделе 6.3.1.1 Стандарт C, где говорится о целочисленных преобразованиях в арифметических выражениях. Соответствующий язык из стандарта:

Если int может представлять все значения исходного типа, значение преобразуется в int; в противном случае он преобразуется в unsigned int. Они называются целочисленными акциями. Все остальные типы не изменяются целочисленными акциями.

Подробности там тоже есть, но они становятся довольно неприятными.

person Todd Gamblin    schedule 08.04.2009

arrow_upward
1
arrow_downward

Оба операнда повышаются до int32_t во время вычитания. Если бы результат был больше, чем максимальное значение для int32_t, вы бы увидели переполнение.

person dirkgently    schedule 08.04.2009

arrow_upward
0
arrow_downward

На самом деле переполнение есть, но C вам об этом не сообщает.

Переполнение оставляет значение, которое оказывается равным -4000, если оно интерпретируется как целое число со знаком. Это работает так, как задумано на 2-х комплементарных машинах.

Попробуйте интерпретировать результат как беззнаковый, и вы заметите, что (u1-u2) оценивается каким-то, казалось бы, несвязанным числом, когда u1 ‹ u2.

person Ingo    schedule 08.04.2009