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我试图将我的任意精度整数类转换为能够使用不只是每个数字 8 位的数字。我偶然发现了一个奇怪的问题:我可以使用uint16_t 我的基本数字类型,但不能使用uint32_t. 我的代码将返回错误的结果。我用来找出问题所在的示例是0x1111111111111111 * 0x1111111111111111,应该是0x123456789abcdf00fedcba987654321。但是,我得到了0x123456789abcdf0fedcba987654321

我认为我已经更改了所有硬编码类型,因此更改基本数字类型无关紧要,但显然不是。

以下是相关代码:

typedef uint32_t                          digit;            // original code uses uint8_t; uint16_t works too
typedef uint64_t                          double_digit;     // int type to hold overflow values

typedef std::deque <digit>                base;

const digit NEG1 = -1;                    // uint8_t -> 255, uint32_t -> 4294967295
const digit BITS = sizeof(digit) << 3;    // sizeof gives the number of bytes, so multiply that by 8 to get the number of bits
const digit HIGH_BIT = 1 << (BITS - 1);   // uint8_t -> 128

        // left bit shift. sign is maintained
        integer operator<<(uint64_t shift){
            if (!*this || !shift)
                return *this;
            base out = digits;
            for(uint64_t i = 0; i < (shift / BITS); i++)
                out.push_back(0);
            shift %= BITS;
            if (shift){
                out.push_back(0);
                return integer(out, _sign) >> (BITS - shift);
            }
            return integer(out, _sign);
        }

        // right bit shift. sign is maintained
        integer operator>>(uint64_t shift){
            if (shift >= bits())
                return integer(0);
            base out = digits;
            for(uint64_t i = 0; i < (shift / BITS); i++)
                out.pop_back();
            shift %= BITS;
            if (shift){
                base v;
                for(d_size i = out.size() - 1; i != 0; i--)
                    v.push_front(((out[i] >> shift) | (out[i - 1] << (BITS - shift))) & NEG1);
                v.push_front(out[0] >> shift);
                out = v;
            }
            return integer(out, _sign);
        }

        // operator+ calls this
        integer add(integer & lhs, integer & rhs){
            base out;
            base::reverse_iterator i = lhs.digits.rbegin(), j = rhs.digits.rbegin();
            bool carry = false;
            double_digit sum;
            for(; ((i != lhs.digits.rend()) && (j != rhs.digits.rend())); i++, j++){
                sum = *i + *j + carry;
                out.push_front(sum);
                carry = (sum > NEG1);
            }
            for(; i != lhs.digits.rend(); i++){
                sum = *i + carry;
                out.push_front(sum);
                carry = (sum > NEG1);
            }
            for(; j != rhs.digits.rend(); j++){
                sum = *j + carry;
                out.push_front(sum);
                carry = (sum > NEG1);
            }
            if (carry)
                out.push_front(1);
            return integer(out);
        }

        // operator* calls this
        // Long multiplication
        integer long_mult(integer & lhs, integer & rhs){
            unsigned int zeros = 0;
            integer row, out = 0;
            for(base::reverse_iterator i = lhs.digits.rbegin(); i != lhs.digits.rend(); i++){
                row.digits = base(zeros++, 0); // zeros on the right hand side
                digit carry = 0;
                for(base::reverse_iterator j = rhs.digits.rbegin(); j != rhs.digits.rend(); j++){
                    double_digit prod = (double_digit(*i) * double_digit(*j)) + carry;// multiply through
                    row.digits.push_front(prod & NEG1);
                    carry = prod >> BITS;
                }
                if (carry)
                    row.digits.push_front(carry);
                out = add(out, row);
            }
            return out;
        }

是否有一些明显的我错过了可能导致错误计算的东西?我一口气盯着这段代码看了太久。

完整的修改代码在这里

编辑:我已经在ideone上测试了代码,它返回了这个计算的正确值,但我的电脑仍然没有。对此有什么好的解释吗?

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1 回答 1

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该问题似乎是由于意外的过度右移所致。你提到你的ideone帖子没有重现这个问题。在测试时,我注意到在您的 ideone 帖子中,数字的类型实际上仍设置为 16 位。当我将其更改为 32 位(以反映 SO 代码片段)并尝试在 gcc 下编译时,我收到了一堆关于过度右移的警告。运行程序会导致无限循环,再加上右移警告以及您在平台上获得不同行为的事实,强烈表明正在发生未定义的行为。

更具体地说,在某些地方,int 类型之间的位大小不匹配(即,您仍有几块代码需要更新)。

麻烦制造者似乎是 setFromZ。这里有 Z 指定的整数类型,以及 base::value_type 指定的整数类型。不能保证两者具有相同的位数,因此当发生位不匹配时,该函数中的位移位和位掩码代码无法正常工作。当 uint32_t 是数字类型时(至少在我的环境中),在您的 ideone 代码中出现的该模板的几个实例会发生不匹配。

编辑:确认根据标准未定义过度右移:参考:SO Post,请参阅接受的答案,其中引用了标准。

(C++98 §5.8/1) 声明:如果右操作数为负数,或者大于或等于 提升的左操作数的位长度,则行为未定义。

于 2012-10-23T20:12:02.993 回答