C整数除法如何处理极限值和负值？

Question

我在C中遇到了一些关于整数除法的奇怪结果。我正在尝试计算：-2147483648/-1。

我得到的是3种不同情况下的3种不同结果：

int foo(int numerator, int denominator) {
    int res = numerator / denominator; // produces SIGFPE, Arithmetic exception interrupt

    cout << res << endl;
}

int main() {
    int res = -2147483648 / -1;
    cout << res << endl;               // prints -2147483648
    cout << -2147483648 / -1 << endl;  // prints 2147483648
    foo(-2147483648, -1);
    return 0;
}

为什么整数除法运算在不同的情况下产生不同的结果？

Answer 1

int res = -2147483648 / -1;
cout << res << endl;               // prints -2147483648
cout << -2147483648 / -1 << endl;  // prints 2147483648
int res = numerator / denominator; // produces SIGFPE, Arithmetic exception interrupt

请注意，没有负整数文本。

没有负整数文字。-1等表达式将一元减运算符应用于文字表示的值，这可能涉及隐式类型转换。

文字值2147483648大于int的最大值，因此其类型将为long（或long-long，具体取决于实现）。然后，-2147483648的类型是长的，计算结果（-2147483648/-1）也是长的。

对于第一种情况，类型为长的结果被隐式转换为int，但它大于int的最大值，结果是实现定义的。（结果似乎是根据此处表示（2的补码）的规则进行包装的，因此您得到的结果是2147483648）

对于第二种情况，带有long类型的结果直接打印出来，因此您得到正确的结果。

对于第三种情况，您正在对两个int进行计算，结果不能符合结果类型（即int），发生了有符号整数算术运算溢出，行为未定义。（此处产生SIGFPE，算术异常中断。）

Answer 2

您的结果可能是INT\u MAX 1，换句话说，它可能溢出。这是未定义的行为，任何事情都可能发生。例如，编译器可能会完全拒绝代码。

（系统可能具有INT\u MAX

Answer 3

编译器将文本2147483648/-1计算为2147483648，数据类型的宽度足以容纳该值。

直接打印文本时，它会正确打印值。

当文本存储在res中时，它将转换为int。在您的系统上，int的宽度为32位。值2147483648不能表示为32位有符号整数，因此强制转换会导致溢出。在您的html" target="_blank">系统上，此溢出导致值为2147483648（可能是使用了2的补码）。

最后，当尝试在运行时执行除法时（在foo函数中），由于溢出而发生SIGFPE异常（因为int数据类型不能表示结果）。

请注意，所有这三个选项都依赖于平台相关行为：

• 事实上，当文字计算溢出时，编译器不会生成任何错误（或其他问题），只使用足够大的数据类型来保存结果
• 存储文本时，int溢出会生成特定的值（没有其他问题）
• 在运行时溢出时引发SIGFPE异常的事实