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这个

double what;
for (int i = 1; i < (long)pow(10, 7); i++)
    what = (i + i) / (i * i) - i;

引发浮点异常（核心转储）。为什么？我正在使用clang++。

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3 回答 3

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根据您的平台，int可能是 32 位或 64 位宽。

从[basic.fundamental]/2和[basic.fundamental]/3 [摘录，强调我的]：

[basic.fundamental]/2

有五种标准有符号整数类型：“<code>signed char”、“<code>short int”、“<code>int”、“<code>long int”和“<code>long long int”。在此列表中，每种类型提供的存储空间至少与列表中它前面的类型一样多。[...] Plainint具有执行环境架构所建议的自然大小；提供其他有符号整数类型以满足特殊需要。

[basic.fundamental]/3

对于每个标准有符号整数类型，都存在相应的（但不同的）标准无符号整数类型：“<code>unsigned char”、“<code>unsigned short int”、“<code>unsigned int”、“<code >unsigned long int”和“<code>unsigned long long int”，每个占用的存储量和对应的有符号整数类型的对齐要求相同；[...]

有符号和无符号整数类型应满足 C 标准第 5.2.4.2.1 节中给出的约束。

我们可以查看C11 标准草案[摘录，强调我的]：

5.2.4.2.1 整数类型的大小<limits.h>

[...] 它们的实现定义值的大小（绝对值）应等于或大于所示值，且符号相同。

[...]

  • 类型对象的最大值int：INT_MAX +32767

[...]

在不了解目标/架构细节的情况下，这对我们没有帮助，但是，为了简化您的问题，让我们考虑使用固定宽度有符号整数的示例，并注意以下示例“很好”（在这种情况下）：

#include <cstddef>
#include <math.h>

int main() {    
    double what;
    for (int32_t i = 1; i < (int32_t)pow(10, 4); i++)
    {
        what = (i + i) / (i * i) - i; 
    }
    (void)what;
    return 0;
}

而对于我尝试的特定处决，以下结果会导致“浮点异常” （UB；龙可能会从我们的鼻子飞出，见下文）：

#include <cstddef>
#include <math.h>

int main() {    
    double what;
    for (int32_t i = 1; i < (int32_t)pow(10, 5); i++)
    {
        what = (i + i) / (i * i) - i; 
    }
    (void)what;
    return 0;
}

这里的关键是 an 的最大值int32_t是2,147,483,647，这意味着i * i对于 的大小的值会溢出pow(10, 5)。有符号整数溢出是未定义的行为（UB），从那里开始任何事情都会发生。在这种情况下，可能巧合0的是，UB从表达式 的溢出中产生一个值i * i，这反过来又导致在表达式中除以零（再次 UB） (i + i) / (i * i)，更巧合的是，它很可能是根浮点异常的情况。

我在这里强调的是巧合，因为超出 UB 的任何点都会成为逻辑分析的无用目标；编译器供应商可能会假设我们从来没有 UB 并且一旦我们进入 UB 域就会做任何事情。我们看到的任何结果都应视为巧合，除非您在特定目标体系结构和硬件上使用 C++ 的某些非标准方言工作，例如有符号整数溢出等特定情况可能被定义为非标准实现定义（并且因此由特定的实现指定）而不是UB。

于 2020-06-11T14:26:26.810 回答
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您的int溢出是因为 10^14 不适合int我所见过的（请注意，这int取决于平台）。在某些平台上，10^7 已经溢出。有符号溢出总是导致未定义的行为，有时会导致0.

  • 您可能希望使用适当大小的类型，例如std::uint64_t或double直接存储循环变量。
  • 您计算pow每个循环迭代。在循环外计算一次。
  • 您的循环似乎抛弃了除最后一次计算之外的所有计算。也许你可以计算那个？
于 2020-06-11T14:22:29.670 回答
1

循环中的i < (long)pow(10, 7)条件导致整数表达式变得大于其最大值，从而导致整数溢出和未定义的行为。在某些实现中，可能变为or ，导致以下表达式： 变为。例如，这反过来可能（在 Visual Studio 中）在调试期间导致整数除零异常。for(i * i)i01(i / i)0

于 2020-06-11T14:22:50.860 回答