使用 size_t 初始化 for 循环变量时的整数下溢

Question

我正在运行下面的代码示例，最初尝试向后打印一个字符数组，其中count 表示数组中的字符数。每次我运行 for 循环时，i 都没有初始化为 count - 1，而是初始化为一个非常大的数字。但在循环之外，i 被正确初始化为 4。我无法解释为什么会发生这种情况。

size_t count {5};
size_t i {count - 1UL}; // i is initalized to 4

for(size_t i {count - 1}; i >= 0UL; --i) {
    std::cout << i << std::endl;
} // infinite loop, i is initalized to 18446744073709141874

Answer 1

“无符号”整数没有符号且始终为非负数。如果你对i = 0 执行--i，那么你将得到std::size_t 的最大值。

改为这样做：

// iterates from (count - 1) to 0
for (std::size_t i = count; i--;)

那么这是如何工作的呢？ i-- 是后缀递减运算符，它返回 i 的先验值。这样，循环条件实际上是将count, ..., 1 与零进行比较，而在循环中我们得到count - 1, ..., 0。

这个成语的更通用版本有时称为--> operator：

// iterates from (high - 1) to low
for (std::size_t i = high; i-- > low;)

Answer 2

首先，外部作用域中的i 未使用并带有阴影，其次，无符号整数始终大于或等于0。只要你打开compiler warnings，你就可以让你的编译器检测到这些：

<source>:7:38: error: comparison of unsigned expression >= 0 is always true [-Werror=type-limits]

    7 |     for(std::size_t i {count - 1}; i >= 0UL; --i) {

      |                                    ~~^~~~~~

<source>:5:17: error: unused variable 'i' [-Werror=unused-variable]

    5 |     std::size_t i {count - 1UL}; // i is initalized to 4

      |

解决方案：

for (unsigned long long i = 4ull; i != -1ull; --i) {
    std::cout << i << '\n';
}

Answer 3

std::size_t 是无符号整数类型。所以类型的值永远不会是负数。

像这样重写循环

std::size_t i {count - 1};

do
{
    std::cout << i << std::endl;
} while ( i-- );