对变量和常量的操作在c中给出不同的结果

Question

简单计算：3^20%15。
根据计算器，答案是 6。

以下代码生成答案 7。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
        int i = 20;
        printf("%d\n", ((int)pow(3,20)%15));
        return 0;
}

如果我用变量 i 替换 printf 语句中的 20，它会给出 -8 作为输出。

假设计算器正确（或不正确？），程序中有什么问题？

谢谢。

Answer 1

pow(3,20) 的结果不适合您平台（或我的平台）上的 int。因此，您会遇到意想不到的结果。

更改为更大的整数类型，例如 long long 即可。

此外，pow 处理在内存中未准确表示的浮点数（查找）。在转换为整数期间，这可能会导致某些错误。例如，对于 printf("%fl\n", (pow(3,20))); 我得到 3486784401.000000l 这不是一个精确的整数值。

Answer 2

这里可能发生的事情是：

• 在您的 C 实现中，int 是 32 位，最小值为 −2,147,483,648，最大值为 2,147,483,647。
• pow(3, 20)的结果是3486784401。（见下面注释1。）
• 3486784401 对于 int 来说太大了，所以会溢出。在整数溢出的情况下，C 标准允许实现做任何事情。
• 在 (int) pow(3, 20) 中，到 int 的转换可能是在编译时通过生成最大值 2,147,483,647 计算出来的。然后除以 15 的余数是 7.
• 在 (int) pow(3, i) 中，到 int 的转换可能是在 运行 时通过产生最小值 −2,147,483,648 计算出来的。 （一些处理器为整数溢出产生这样的结果。）然后除以 15 的余数是 −8。

总结：

• 您的代码溢出，因此 C 标准未定义该行为。
• 编译器对 pow(3, 20) 和 pow(3, i) 的行为可能不同，因为它在编译时评估前者，在执行时评估后者。

备注

1. pow return 的良好实施 pow(3, 20) 正好是 3486784401。不幸的是，糟糕的实施可能 return 不准确的值，例如 3486784401.000000476837158203125 或 3486784400.999999523162841796875.