c - 无符号整数运算的错误结果

Question

我对无符号整数变量的算术运算有疑问。

所有变量都定义为 uint32_t。这是算术运算：

batt += (uint32_t) ((((charg - discharg) * (time_now - time_old)) / 1000) + 0.5);

操作前的值为：

batt = 8999824
charg = 21
discharg = 1500
time_now = 181
time_old = 132

问题是操作后的结果是

batt = 13294718

代替

batt = 8999752

什么原因？

提前致谢。

Answer 1

结果charg - discharg是负数，因此所有表达式都是负数，即相当大unsigned。

Answer 2

你有2个问题。

1. charg < discharg因此为charg - discharg. 请参阅下文，了解您最终选择 13294718 的原因。

2. 在 之前做偏置（+ 0.5）/1000，否则整数除法将全部准备好扔掉小数部分。

推荐修复 1：确保充电 >= 放电。

或者

建议修复 1：将 charg、discharg、time_now、time_old 和可能的 batt 更改为int32_t.

建议修复 2：将舍入更改为batt += (uint32_t) ((Product / 1000.0) + 0.5);

或者

建议修复 2：将舍入更改为 batt += (Product + 500*sign(Product))/1000;

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明显错误的代码 - 一步一步。

uint32_t batt = 8999824;
uint32_t charg = 21;
uint32_t discharg = 1500;
uint32_t time_now = 181;
uint32_t time_old = 132;
// batt += (uint32_t) ((((charg - discharg) * (time_now - time_old)) / 1000) + 0.5);

// The big problem occurs right away.
// Since charg is less than discharg, and unsigned arithmetic "wrap around", 
// you get (21 - 1500) + 2**32 = (21 - 1500) + 4294967296 = 4294965817
uint32_t d1 = charg - discharg;
uint32_t d2 = time_now - time_old; // 49
// The product of d1 and d2 will overflow and the result is mod 4294967296
// (49 * 4294965817) = 210453325033
// 210453325033 mod 4294967296 = 4294894825
uint32_t p1 = d1 * d2;
uint32_t q1 = p1/1000;  // 4294894825/1000 = 4294894.825.  round to 0 --> 4294894
double s1 = q1 + 0.5;  //  4294894 + 0.5 --> 4294894.5;
uint32_t u1 = (uint32_t) s1; // 4294894.5 round to 0 --> 4294894
batt += u1; // 8999824 + 4294894 --> 13294718