Question

在我的mac环境中遇到此问题，其中gcc版本如下所示：

Configured with: --prefix=/Library/Developer/CommandLineTools/usr --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 7.0.2 (clang-700.1.81)
Target: x86_64-apple-darwin14.5.0
Thread model: posix

代码段来自其中一个函数。

int someFunction(int x, int n) {
    int TMin_n = -(1 << (n-1));
    int TMax_n = (1 << (n-1)) - 1;
    int a = -2147483648;
    printf("%s\n", x == a ? "true" : "false");      // true
    printf("%s\n", x <= TMax_n ? "true" : "false"); // false
    printf("%s\n", a <= TMax_n ? "true" : "false"); // true
    printf("%d %d %d\n", TMin_n, x, TMax_n);        // -2147483648 -2147483648 2147483647
    return 0;
}

a等于x，但为什么它们在与TMax_n比较时有不同的行为？

更新：

此代码段中的所有数据类型均为int。

UPDATE2 ：

谢谢大家。我刚刚在ubuntu机器上尝试了相同的代码，并且工作正常。它只停留在我的MAC上。这是与编译器有关的一个问题。

Answer 1

这似乎是由于表达式(1 << (n-1)) - 1中的未定义行为，特别是在(1 << (n-1))中，因为1被视为int（可能是32位）和表达式然后，(1 << (n-1))会产生一个高于int可表示的最大值的值。所以这个（中间）结果会导致有符号整数算术溢出，即UB（参见cppreference）：

当有符号整数算术运算溢出时（结果确实如此）不适合结果类型），行为是未定义的：它可能会换行根据代表的规则（通常是2＆＃39; s 补充），它可能会陷入某些平台或由于编译器选项（例如GCC和Clang中的-ftrapv），或者可以完全优化编译器。

因此它可能适用于某些编译器，它可能不适用于其他编译器。但是，如果在bitshift之前强制转换为unsigned int，则溢出将消失，您将返回已定义（和预期）的行为：

(int) (((unsigned)1 << (n-1)) - 1)

BTW：如果你在＆＃34;其他编译器选项中设置-ftrapv＆＃34;对于C编译器，表达式int TMin_n = -(1 << (n-1))和int TMax_n = (1 << (n-1)) - 1会导致运行时异常（例如EXC_BAD_INSTRUCTION）。

Answer 2

我使用online clang compiler尝试了您的代码段，并从问题中得到了结果。我假设代码（包括函数调用）完全内联，然后编译器优化它找到的所有比较常量。

有问题的一行似乎是：

int TMax_n = (1 << (n-1)) - 1;

如果我明确地将(1 << (n-1))转换为unsigned，则问题就会消失：

int TMax_n = (int) ((unsigned)(1 << (n-1)) - 1);

比较整数时C中的奇怪行为

2 个答案: