从 double 转换为 unsigned int 时的 C++ 整数溢出问题答案

【问题标题】：C++ Integer overflow problem when casting from double to unsigned int从 double 转换为 unsigned int 时的 C++ 整数溢出问题
【发布时间】：2011-03-08 07:55:36
【问题描述】：

我需要在 C++ 中将时间从一种格式转换为另一种格式，并且它必须是跨平台兼容的。我创建了一个结构作为我的时间容器。结构字段还必须是旧代码指定的unsigned int。

struct time{   
unsigned int timeInteger;   
unsigned int timeFraction;
} time1, time2;

数学上的转换如下：

time2.timeInteger = time1.timeInteger + 2208988800

time2.timeFraction = (time1.timeFraction * 20e-6) * 2e32

这是我在 C++ 中的原始代码，但是当我尝试写入二进制文件时，转换后的时间与真实数据不匹配。我认为这个问题是由于类型转换错误造成的？此代码将在 VS2008 中编译并执行。

void convertTime(){
   time2.timeInteger  = unsigned int(time1.timeInteger + 2209032000);
   time2.timeFraction = unsigned int(double(time1.timeFraction) * double(20e-6)*double(pow(double(2),32)));
}

【问题讨论】：

@shuttle87：“更好”可以解释，但在这种情况下翻译为“不会编译”，很少有人发现它本身有改进。
@shuttle87: reinterpret_cast 不能用于转换数字类型；你需要static_cast。这不是使用 C 风格的转换，而是使用 C++ 初始化风格的转换。就个人而言，我发现数字转换比 static_cast 更容易。
虽然我相信unsigned int(value)由于技术原因是无效的，但被大多数编译器接受。
@Mike 我用的是VS2008，代码会编译执行
您确定要 2e32 而不是 pow(2,32) 吗？无论哪种方式，您的公式似乎都有点可疑。

标签： c++ datetime time casting type-conversion

【解决方案1】：

只是猜测，但您是否假设 2e32 == 2^32？如果您尝试将结果缩放为 32 位整数，则此假设是有意义的。其实2e32 == 2 * 10^32

【讨论】：

【解决方案2】：

有点不相关，我认为你应该重新考虑你的字体设计。您在这里基本上是在谈论两种不同类型。它们碰巧存储了相同的数据，尽管结果不同。

为了最大限度地减少它们的使用错误，您应该将它们定义为两个完全不同的类型，它们之间具有明确定义的转换。

举个例子：

struct old_time {
    unsigned int timeInteger;   
    unsigned int timeFraction;
};

struct new_time {
public:
    new_time(unsigned int ti, unsigned int tf) :
        timeInteger(ti), timeFraction(tf) { }

    new_time(new_time const& other) :
        timeInteger(other.timeInteger),
        timeFraction(other.timeFraction) { }

    new_time(old_time const& other) : 
        timeInteger(other.timeInteger + 2209032000U),
        timeFraction(other.timeFraction * conversion_factor) { }

    operator old_time() const {
        old_time other;
        other.timeInteger = timeInteger - 2209032000U;
        other.timeFraction = timeFraction / conversion_factor;
        return other;
    }

private:
    unsigned int timeInteger;   
    unsigned int timeFraction;
};

（编辑：当然，由于下面指出的原因，此代码不起作用。

现在可以以安全的方式无摩擦地使用此代码：

time_old told; /* initialize … */

time_new tnew = told; // converts old to new format
time_old back = tnew; // … and back.

【讨论】：

我想我会听从您的建议并将它们定义为不同的类型，但这无助于转换问题，因为在上面的代码中，转换因子会产生整数溢出。但是请不要删除上面的代码，很有用的
@Elpezmuerto：是的，很抱歉我无法解决最初的问题……目前我无法解决这个问题，因为转换因子显然不适合一个unsigned int。
我认为目标是正确处理在 C 和 C++ 中会导致“环绕”的整数溢出。也许我可以为与 2^32 关联的所有零创建一个单独的变量，并将 timeFraction 分解为 char 或 short 并分段写入我的二进制文件，而不是一个完整的 unsigned int？

【解决方案3】：

问题是 (20 ^ -6) * (2 e32) 远大于 UINT_MAX。也许您的意思是 2 的 32 次方或 UINT_MAX，而不是 2e32。

此外，您的第一行是整数，初始值必须小于 (2^32 - 2209032000)，并且根据测量值，它也可以环绕。在我看来，将第一个值设置为 long long（通常为 64 位）并更改 2e32。

如果您无法更改类型，则可能需要存储该字段，因为它的结果是双精度，然后在使用前转换为 unsigned int。

【讨论】：