使用无符号整数时，循环条件在 0 处停止？答案

【问题标题】：For loop condition to stop at 0 when using unsigned integers?使用无符号整数时，循环条件在 0 处停止？
【发布时间】：2011-03-29 21:47:05
【问题描述】：

我有一个必须从 N 到 0（包括）的循环。我的i 变量是size_t 类型，通常是无符号的。我目前正在使用以下代码：

for (size_t i = N; i != (size_t) -1; --i) {
    ...
}

正确吗？有没有更好的方法来处理这种情况？

谢谢，

文森特。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

你可以用这个：

for (size_t i = n + 1; i-- > 0;)
{
}

希望对您有所帮助。

【讨论】：

【解决方案2】：

由于无符号整数在从零递减时会滚动到最大值，您可以尝试以下操作，前提是 N 小于该最大值（如果这是 UB，请有人纠正我）：

for ( size_t i = N; i <= N; i-- ) { /* ... */ }

【讨论】：

【解决方案3】：

for ( size_t i = N ; i <= N ; i-- ) { .... }

这样做是因为 size_t 是一个无符号整数。无符号整数是 32 位的。当变量 i 的值为 0 时，您希望循环执行条件。如果你执行 i--，计算机会这样做

 00000000000000000000000000000000
-00000000000000000000000000000001

这会导致明显的溢出，给出值 111111111...1。对于有符号二进制补码整数，这个值显然是负数。但是，i 的类型是无符号整数，因此计算机会将 111111...1 解释为一个非常大的正值。

所以你有几个选择：

1) 执行上述操作，在发生溢出时终止循环。

2) 使循环从 i = 0 运行到 i

3) 使 for 循环的条件利用一元 -- 运算符的优先级。正如另一位用户发布的那样，

for ( size_t i = N + 1 ; i-- > 0 ; ) { ... }

这会将 i 设置为 N+1，检查条件 N+1 > 0 是否仍然成立。确实可以，但是 i-- 有副作用，所以 i 的值会递减到 i = N。继续下去，直到达到 i = 1。条件将被测试，1 > 0 为真，副作用发生, 然后 i = 0 并执行。

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以使用第二个变量作为循环计数器，以便让未来的审阅者清楚地了解迭代范围。

for (size_t j=0, i=N; j<=N; ++j, --i) {
    // code here ignores j and uses i which runs from N to 0
    ...
}

【讨论】：

【解决方案5】：

是的，这是正确的，这是一种非常常见的方法。我不会考虑改变它。

无符号整数类型的算术保证使用模2^N 算术（其中N 是类型中值的位数）并且溢出时的行为是明确定义的。通过添加或减去 2^N 的倍数（即模 2^N 算术），将结果转换为范围 0 到 2^N - 1。

-1 转换为无符号整数类型（其中size_t 为一）转换为2^N - 1。 -- 还对无符号类型使用模 2^N 算术，因此值为 0 的无符号类型将递减为 2^N - 1。您的循环终止条件是正确的。

【讨论】：

【解决方案6】：

就我个人而言，我只会使用不同的循环结构，但每个循环结构都有自己的：

size_t i = N;
do {
    ...
} while (i --> 0);

（您可以只使用(i--) 作为循环条件，但千万不要错过使用-->“运算符”的机会）。

【讨论】：

【解决方案7】：

for 有一个方便的地方可以在每次迭代开始时进行测试，但这并不意味着您必须使用它。要处理 N 到 0 含，测试应该在最后，至少如果您关心处理最大值的话。不要因为方便而把测试放在错误的地方。

for (size_t i = N;; --i) {
    ...
    if (i == 0) break;
}

do-while 循环也可以工作，但你会另外放弃 i 被限定在循环范围内。

【讨论】：

【解决方案8】：

for (i=N; i+1; i--)

【讨论】：