C++中的无限循环问题答案

【问题标题】：Question on Infinte Loop in C++C++中的无限循环问题
【发布时间】：2011-09-09 21:08:22
【问题描述】：

这有点好奇。

我正在学习 C++。我被要求重现一个无限循环，例如打印一系列幂的循环：

#include <iostream>

int main()
{
    int powerOfTwo = 1; 

    while (true)
    {
        powerOfTwo *= 2;
        cout << powerOfTwo << endl;
    }
}

结果让我很困扰。例如，使用 Python 解释器，我曾经获得一个有效的无限循环，每次迭代时都会打印 2 的幂（当然，直到 IDE 因超出迭代限制而停止）。使用这个 C++ 程序，我得到一系列 0。但是，如果我将其更改为有限循环，也就是说，我只将条件语句更改为：

(powerOfTwo <= 100)

代码运行良好，打印 2、4、16、...、128。

所以我的问题是：为什么 C++ 中的无限循环会以这种方式工作？为什么它似乎根本不评估 while 主体？

编辑：我正在使用 Code::Blocks 并使用 g++ 进行编译。

【问题讨论】：

我会检查设置了哪些优化标志。
您是在此处发布实际代码（例如通过复制和粘贴），还是重新输入？
为我工作。 ideone.com/tJYZA
我这里重新打了一遍，和原来没有区别。

标签： c++ infinite-loop

【解决方案1】：

在无限循环的情况下，您会看到 0，因为 int 在 32 次迭代后溢出到 0 和 0*2 == 0。

查看输出的前几行。 http://ideone.com/zESrn 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16384 32768 65536 131072 262144 524288 1048576 2097152 4194304 8388608 16777216 33554432 67108864 134217728 268435456 536870912 1073741824 -2147483648 0 0 0

【讨论】：

0 之前的最后一个值是 -2147483648，因为他使用的是带符号的数字。但其余的都是正确的。

【解决方案2】：

在 Python 中，整数可以包含任意数量的数字。 C++ 不是这样工作的，它的整数只有有限的精度（通常是 32 位，但这取决于平台）。乘以 2 是通过将整数向左移动一位来实现的。发生的事情是您最初只有整数集中的第一位：

powerOfTwo = 1; // 0x00000001 = 0b00000000000000000000000000000001

循环迭代 31 次后，该位将移动到整数中的最后一个位置。

powerOfTwo = -2147483648; // 0x80000000 = 0b10000000000000000000000000000000

下一次乘以 2，位被移出整数（因为它的精度有限），最终得到零。

powerOfTwo = 0; // 0x00000000 = = 0b00000000000000000000000000000000

从那时起，您就被卡住了，因为 0 * 2 始终为 0。如果您以“慢动作”观看您的程序，您会看到 2 的幂的初始爆发，然后是零的无限循环。

另一方面，在 Python 中，您的代码将按预期工作 - Python 整数可以扩展以容纳任意数量的数字，因此您的单个设置位永远不会“移出整数的末尾”。该数字将继续扩大，因此该位永远不会丢失，并且您永远不会回滚并陷入零。

【讨论】：

很好的解释。我什至没有看到第一个数字，因为输出太快了，所以我假设只有 0。我也没有考虑过整数溢出，因为我不希望 0 而是数据的极限值-type（对我来说是 4 个字节）。谢谢！

【解决方案3】：

实际上它会打印 2 的幂，直到 powerOfTwo 溢出并变为 0。然后 0*2 = 0 等等。 http://ideone.com/XUuHS

【讨论】：

【解决方案4】：

I c++ 它的大小有限 - 因此即使出错也能计算

但是whole true 是这样的

【讨论】：

【解决方案5】：

在 C++ 中，您很快就会导致溢出，您的 int 变量将无法处理大数字。

int：带符号的 4 个字节可以处理范围 –2,147,483,648 到 2,147,483,647

正如@freerider 所说，您的编译器可能正在为您优化代码。

【讨论】：

【解决方案6】：

我猜你知道 C、C++ 中的所有数据类型概念，所以你将 powerOfTwo 声明为整数。所以整数的范围会相应地得到遵循，如果你想要一个连续的循环，你可以使用 char 作为数据类型，通过使用数据转换，你可以为你的函数获得无限循环。

【讨论】：

【解决方案7】：

仔细检查程序的输出。你并没有真正得到无限系列的零。您会得到 32 个数字，然后是无限系列的零。

三十二个数是二的前三十二次幂：

1
2
4
8
...
(2 raised to the 30th)
(2 raised to the 31st)
0
0
0

问题在于 C 如何将数字表示为有限量。由于您的数学量不再可以在 C int 中表示，因此 C 将一些 other 数字放在它的位置。特别是，它将真值以 2^32 为模。但是 2^32 mod 2^32 是零，所以你就是这样。

【讨论】：