Определение размера данных в программировании на C при использовании математических выражений
При использовании математических операторов в программировании на языке C очень важно использовать приведения или правильно определять размер переменной. Мне нужна помощь в этом.
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main(void)
{
uint32_t a;
uint8_t b;
uint8_t d;
uint64_t c;
float cd;
a = 4294967295;
b = 2;
d = 2;
c = a * b * d;
cd = c;
printf("%f\n", cd);
return 0;
}
Переменная результата достаточно велика, чтобы хранить 2 * 2 * uint32_max. Однако я заметил, что переменная b или d должна иметь ширину 64 бита (или использовать приведение), чтобы получить правильный результат. На этот раз я подумал, что математические операции происходят в переменной результата, но похоже, что это не так. Может ли кто-нибудь объяснить мне, какую переменную нужно расширить (b или d) и какова теоретическая основа этого?
Как обстоят дела в дивизии? Должен ли я подумать, хочу ли я разделить 32-битное число на 8-битное. будет ли результат в этом случае только 8-битным? Есть ли какое-либо правило о типе знаменателя?
Никакая переменная не нуждается в расширении. Вы также можете ввести c = (uint64_t)a * b * c;.
@ user1810087 Это не «расширение» переменной (в некотором смысле OP использует этот термин). Он просто создает временное значение из приведенного значения переменной, которое остается нетронутым.
Ответы 3
Когда вы выполняете умножение a * b * d, произойдет то, что b и d получат продвинутый для uint32_t (или int, если int шире, чем uint32_t), чтобы соответствовать типу a. Однако эта операция может переполниться. Итак, что вам нужно сделать, это бросить хотя бы один из них на uint_64_t, чтобы этого не произошло.
Обратите внимание, что (uint64_t)(a * b * d) НЕ будет работать. Приведение типов имеет более низкий приоритет, чем круглые скобки.
Более строго тип может быть int, если int шире, чем uint32_t.
@eerorika: Но выражение, состоящее из int и uint32_t, может быть uint32_t.
@ Вирсавия, о да. Я предполагал два uint8_t, что здесь не так.
@eerorika: Действительно, это тонко - одна из причин, по которой я влез с ответом.
@Bathsheba Вы уверены, что он будет повышен до подписал int?
@Broman: Да, например, тип unsigned char * unsigned char — это int.
b не повышается до uint32_t. целые акции сделает это максимум int. После целочисленного продвижения обычные арифметические преобразования преобразует его в тип a, если a шире, чем int.
a * b * d является выражением типа uint32_t или int, если int шире, чем uint32_t (из-за правила преобразования для uint8_t).
Тот факт, что это выражение присвоено более широкому типу, не имеет значения. Это суть вопроса.
Написание c = 1ULL * a * b * d — это легкое исправление.
На самом деле, я думаю, что суть проблемы — это убеждение или гипотеза ОП о том, что на оценку влияет цель задания. Заявление о том, что оценка выражения определяется операндами и не зависит от цели возможного присваивания, поставит их на правильный путь.
@EricPostpischil: это то, что я хотел сказать, но, по-видимому, это недостаточно ясно.
В C оценка выражения определяется оператором и его операндами, а не тем, где в конечном итоге будет сохранен результат.
Выражение a * b * d структурировано как (a * b) * d. Итак, вычисляется a * b, а затем результат умножается на d.
Одно из правил для * есть в C 2018 6.5.5 3:
The usual arithmetic conversions are performed on the operands.
обычные арифметические преобразования определены в 6.3.1.8 1. Они немного сложны, и я даю большую часть деталей ниже. Применяя их к вашему примеру:
- В
a * ba— этоuint32_t, аb— этоuint8_t. - целые акции преобразует
bвint— по сути, вся арифметика вCвыполняется с шириной не менееint. - Если
intсоставляет 32 бита или меньше,aостаетсяuint32_t. В противном случаеaпреобразуется вint. - Если преобразованные типы
aиbоба являютсяint, преобразования выполняются и выполняется умножение. - Если преобразованный тип
aравенuint32_t,bпреобразуется вuint32_tи выполняется умножение. - Затем таким же образом выполняется умножение на
d.
Таким образом, если int составляет 32 бита или меньше, умножение выполняется с uint32_t, и результат равен uint32_t. Если int шире, умножение выполняется на int, и результат равен int.
Приведение любого операнда к uint64_t приведет к тому, что арифметика будет выполняться с uint64_t. (За исключением того, что теоретически возможно, что int шире, чем uint64_t, и в этом случае арифметика будет выполняться с int, но это все же удовлетворительно - выполнение приведения гарантирует, что арифметика будет выполнена по крайней мере с этой шириной.)
Для действительных чисел обычные арифметические преобразования в основном таковы:
- Если один из операндов равен
long double, другой преобразуется вlong double. - В противном случае, если один из них равен
double, другой преобразуется вdouble. - В противном случае, если один из них равен
float, другой преобразуется вfloat. - В противном случае целые акции выполняются для обоих операндов.
- Затем, если оба имеют одинаковый тип, дальнейшее преобразование не выполняется.
- В противном случае, если оба знаковые или оба беззнаковые, более узкий (фактически «меньший ранг») операнд преобразуется в тип другого.
- В противном случае, если беззнаковый операнд имеет ту же ширину или ширину (больше или равен ранг), знаковый операнд преобразуется в тип беззнакового операнда.
- В противном случае, если тип операнда со знаком может представлять все значения типа операнда без знака, операнд без знака преобразуется в тип операнда со знаком.
- В противном случае оба операнда преобразуются в тип без знака, который имеет ту же ширину, что и операнд со знаком.
Целочисленные продвижения определены в 6.3.1.1 2. Они применяются ко всем целочисленным типам такой же ширины, как int или unsigned int (технически с рангом меньше или равным рангу int и unsigned int), включая битовые поля типа _Bool , int, signed int или unsigned int.
If an
intcan represent all values of the original type (as restricted by the width, for a bit-field), the value is converted to anint; otherwise, it is converted to anunsigned int. These are called the integer promotions. All other types are unchanged by the integer promotions.
Лучший ответ, который я видел за всю неделю.
Это большой объем информации, и мне потребовалось время, чтобы понять, но я очень благодарен за помощь. Первоначально моей целью было сэкономить место в среде 8-битного микропроцессора, поэтому я пытался использовать как можно более узкие переменные, которые могут хранить их значение. В дальнейшем учту вышеизложенные советы.
вы должны прочитать о
implicit arithmetic conversions. en.cppreference.com/w/c/language/…