for (unsigned char i = 0; i<=0xff; i++) 产生无限循环答案

【问题标题】：for (unsigned char i = 0; i<=0xff; i++) produces infinite loopfor (unsigned char i = 0; i<=0xff; i++) 产生无限循环
【发布时间】：2018-01-11 14:29:58
【问题描述】：

为什么下面的c代码会陷入死循环？

for(unsigned char i = 0; i <= 0xff; i++){}

结果相同：

for(unsigned char i = 0; i <= 0xff; ++i){}

我必须以何种方式修改代码，以使其按预期工作（不使用int 或unsigned int 数据类型）？

【问题讨论】：

你明白什么是无符号数吗？
8位unsigned char不可能存储大于0xff的值，因此i <= 0xff不可能是false。
你的两个例子是相同的。我会假设他们有相同的结果。
使用int。不要对可接受的答案施加愚蠢的限制。
请注意，如果您使用-Wextra 进行编译，gcc 会为您的循环发出警告，说明由于数据类型限制，条件始终为真。

标签： c loops unsigned-char

【解决方案1】：

因为你环绕。 unsigned char 值的范围在 0-255 之间，并且由于 unsigned 算术是很好定义的，因此您实际上将 i 的值包装为 0 并且条件仍然满足并且迭代无限地继续。

在有符号值的情况下，这是一个未定义的行为，存储在 i 中的值可能不是 0。但它仍然会小于您可以存储在 char 中的最大值并且仍然满足条件。

【讨论】：

不，溢出的无符号整数是明确定义的；它们包含在模算术之下。
unsigned 值不会溢出，它会换行。 signed 值会溢出。
不存在加法或算术“溢出”问题。不过也有类似的问题，将 256 分配给 unsigned char。同样的结果，i 为 0。
“在有符号值的情况下”不适用于此处。该值从 0 到 255 到 256（暂时）再到 0... 没有带符号的值 - 它们都是非负数。如果您正在考虑 i 的签名类型，则如果 i 是 int 或 sub-int，答案会有所不同。一个是 UB，另一个是 IDB/异常。
@chux 只是针对未定义的行为说的，所以如果他使用 WeatherVane 提出的出色解决方案，他需要知道有符号值可能不会包装为 0 并且 do-while 不会按预期工作。

【解决方案2】：

unsigned char 的范围是 0 到 255 (0xff)。将 1 加到 0xff 会得到 0x100，当分配回 unsigned char 时会回绕回 0。

所以i <= 0xff 的比较总是正确的。因此是无限循环。

如果您希望循环在 0xff 之后停止，请使用 int 作为数据类型。这是一个至少 -32767 到 32767 的范围，通常更多。

【讨论】：

嗯，也许 OP 应该从问题中删除 （不使用 int 或 unsigned int 数据类型）。
"无符号字符的范围是 0 到 255 (0xff)。"在某些平台上。
Nitpick：int 的最小要求范围实际上是 -32767 到 32767（以允许补码机器）
详细信息：“将 1 加到 0xff 将回绕回 0”--> 将 1 加到 0xFF 将得到 256，int。正是将 256 分配回 unsigned char 处理 like 无符号“溢出”，并由于分配转换将 0 分配给 i。
@chux 好点。编辑以反映并修复int 的最小范围。

【解决方案3】：

如果你真的需要使用unsigned char那么你可以使用

unsigned char i = 0;
do {
    // ... 
} while(++i);

当对unsigned 整数的算术运算突破其限制时，行为是明确定义的。所以这个解决方案将处理 256 个值（对于 8 位 unsigned char）。

【讨论】：

我该死，do while 循环的另一种罕见用法。
@StoryTeller 一样！我一直认为 do-while 循环仅用于定义多行宏！
@StoryTeller 另一个do-while 用法是在循环中将整数转换为字符串时，当输入为0 时需要输出"0"，但在value /= 10 时需要终止变成 0.

【解决方案4】：

典型的for 循环依赖于在循环的最后一次迭代之后检测终止条件。在您的情况下，正如其他答案所指出的那样，i <= 0xff 始终为真（假设i 的类型为unsigned char，而UCHAR_MAX==0xff，这是典型的）。

您可以在任何整数类型的边界附近遇到相同类型的问题。例如，这个：

for (int i = INT_MAX - 9; i <= INT_MAX; i ++) {
    /* ... */
}

（可能）也是一个无限循环（除了有符号整数类型的溢出具有未定义的行为，而不是无符号整数的明确定义的环绕语义，并且优化编译器可以利用这一点并且 - 但我离题了）。只是不要那样做。

许多解决方案之一是将测试移动到循环的底部，在增量之前：

for (unsigned char i = 0; ; i ++) {
    printf("%d\n", i);
    if (i == 0xff) break;
}

for 循环的第二个子句是终止条件，在每次迭代之前进行评估。如果您将其留空，它将被视为始终为真，从而为您提供无限循环（for (;;) 是简单无限循环的常用习语）。我们在循环底部测试i 是否等于到0xff。如果是，那么我们刚刚执行了最后一次迭代，我们可以跳出循环。

（有些人可能更喜欢在这里使用while 循环，但我喜欢for，因为它允许我们将循环控制变量的声明和增量组合在一个构造中。）

（严格来说unsigned char 的最大值不一定是0xff 或255，但它适用于您可能遇到的任何系统。某些DSP 的实现具有CHAR_BIT > 8，因此UCHAR_MAX > 255.)

【讨论】：