在 C 中比较两个相等的 unsigned long 计算结果为 false

Question

我是 C 的新手，正在玩弄它。所以我最终实现了斐波那契代码（迭代和递归）。我写了一个测试函数，它应该给我一个绿色（我的实现工作）或红色。它说我得到了正确的返回值，但它的状态是红色的。这两个值都应该是 unsigned long。我正在使用 make 在 OSX 上编译

#include <stdio.h>

unsigned long fibonacci(unsigned long n);
void test_fibonacci(unsigned long n, unsigned long assertion);

int main(int argc, char* argv[])
{
    test_fibonacci(1, 1);
    test_fibonacci(2, 1);
    test_fibonacci(3, 2);
    test_fibonacci(10, 55);
    return 0;
}

unsigned long fibonacci(unsigned long n)
{
    unsigned long result = 1;
    unsigned long lastResult;
    for (unsigned long i = 2; i <= n; i++)
    {
        // save the current result to save it as the lastResult after this iteration
        unsigned long lastResultTmp = result;
        result = lastResult + result;
        lastResult = lastResultTmp;
    }
    return result;
}

void test_fibonacci(unsigned long n, unsigned long assertion)
{
    printf(
        "fibonacci(%lu): %lu    | %s | asserted: %lu\n",
        n,
        fibonacci(n),
        (fibonacci(n) == assertion) ? "green" : "red",
        assertion
    );
}

我的 Makefile

CFLAGS=-Wall -g

all: main

clean:
    rm -f main
    rm -Rf *.dSYM

输出：

fibonacci(1): 1    | green | asserted: 1
fibonacci(2): 1    | red | asserted: 1
fibonacci(3): 2    | red | asserted: 2
fibonacci(10): 55    | red | asserted: 55

Answer 1

我没有得到你的输出。这是我所看到的：

fibonacci(1): 1    | green | asserted: 1
fibonacci(2): 2    | red | asserted: 1
fibonacci(3): 4    | red | asserted: 2
fibonacci(10): 3353    | red | asserted: 55

我很好奇为什么，所以我用 valgrind 运行它。那很快就弹出了这个错误：

==5619== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==5619==    at 0x4005E7: test_fibonacci (fibonacci.c:31)
==5619==    by 0x400559: main (fibonacci.c:9)

所以看起来这与读取未初始化的变量有关，这会给您错误的值。这最终将我们指向这里：

unsigned long fibonacci(unsigned long n)
{
    unsigned long result = 1;
    unsigned long lastResult; // <---- LOOK HERE
    for (unsigned long i = 2; i <= n; i++)
    {
        // save the current result to save it as the lastResult after this iteration
        unsigned long lastResultTmp = result;
        result = lastResult + result;
        lastResult = lastResultTmp;
    }
    return result;
}

注意lastResult 未初始化，但在行中读取

 result = lastResult + result;

所以看起来您需要初始化该值。由于该值对应于先前的斐波那契数，您应该初始化为零。这样做会导致所有测试通过。

现在，究竟发生了什么让你看起来好像得到了正确的答案但仍然失败了？请注意，您在测试代码中调用了两次fibonacci。我的猜测是对fibonacci 的第一次调用——被打印出来的那个——只是偶然的机会碰巧正常工作，因为出于某种原因，第一次调用时lastResult 中的值恰好是0。但是，我'我会猜测对fibonacci 的第二次 调用（与预期结果进行比较的那个）没有返回与第一次调用相同的值，因为无论出于何种原因，@ 的值进行第二次呼叫时，987654331@ 不是 0。这就是未定义行为的问题 - 可能会发生这种奇怪的事情！

Answer 2

斐波那契(1): 1 |绿色 |断言：1

斐波那契 (2): 3076653057 |红色 |断言：1

斐波那契 (3): 3076653058 |红色 |断言：2

斐波那契 (10): 1526988855 |红色 |断言：55

我正在将此输出添加到您的代码中。我认为这是因为未初始化的变量 lastResult。因为当我用 0 初始化它时，我得到了正确的结果。

Answer 3

操作see comment。

这表明您的测试存在一个微妙的弱点。当fibonacci(n) 被调用时，它提供了正确的答案。当(fibonacci(n) == assertion) 被调用时，它提供了错误的答案。弱点是您的测试代码每次测试调用fibonacci(n) 两次而不是一次。由于您的代码有一个未初始化的变量：@templatetypedef

// unsigned long lastResult;  // bad
unsigned long lastResult = 0; // good

使用 UB（未定义行为）- 这是可能的。

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测试代码应该调用过测试函数一次：

unsigned long f = fibonacci(n);  
printf("fibonacci(%lu): %lu    | %s | asserted: %lu\n", 
    n, f, (f == assertion) ? `"green" : "red", assertion;

那么至少，使用错误的test_fibonacci()，获得一致结果的可能性要大得多。

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OTOH，这个弱点指出可能是一个优势，因为如果每个循环只调用一次 test_fibonacci() 测试，UB 可能不会以不好的方式表现出来。