隐式转换 double 到 unsigned long 溢出 c++

Question

我正在使用 clock() 函数测试基于 ctime 库的计时器。请注意，以下代码仅用于测试目的。

#include <ctime>

unsigned long Elapsed(void);

clock_t start = 0;
clock_t stop = 0;

int main()
{
  start = std::clock();
  while(1)
   {
    sleep(1);
    cout << "Elapsed seconds: " << Elapsed() << endl;
   }
return 0;
}

unsigned long Elapsed()
{
  stop = std::clock();
  clock_t ticks = stop - start;
  double seconds = (double)ticks / CLOCKS_PER_SEC;  //CLOCK_PER_SEC = 1 milion
  return seconds;
}

如您所见，当 Elapsed() return 计算值时，我正在执行从 double 到 unsigned long 的隐式转换。 32 位系统的无符号长限制为 2,147,483,647，我在 Elapsed() returns 2146.

后溢出

看起来函数将 "ticks" 转换为 unsigned long，将 CLOCK_PER_SEC 转换为 unsigned long，然后它 return 是值。当它转换 "ticks" 时它会溢出。

我希望它首先计算 "ticks"/CLOCK_PER_SEC 的双倍值，然后将其转换为无符号长整数。

为了计算更多秒数，我尝试 return unsigned long long 数据类型，但变量总是在相同的值 (2147) 处溢出。

你能解释一下为什么编译器转换为 unsigned long long "a priori" 以及为什么即使使用 unsigned long long 它也会在相同的值处溢出吗？有什么方法可以更好地编写 Elapsed() 函数以防止发生溢出？

Answer 1

与流行的看法相反，将浮点类型（例如 double 转换为 any 整数类型的行为是 undefined 如果该值不适合该整数类型。

所以在你的函数中引入 double 确实是一件很糟糕的事情。

如果可以允许截断和环绕效果，为什么不写成 return ticks / CLOCKS_PER_SEC;？或者，如果不是，请使用 unsigned long long 作为 return 值。

Answer 2

如果在您的系统上，clock_t 是 32 位类型，那么它很可能会像您看到的那样在 2147 秒后回绕。这是预期的行为（参考 clock）。没有多少铸造可以解决这个问题。您的代码需要能够处理环绕（通过忽略它，或通过明确说明它）。

Answer 3

When it converts the "ticks" it overflows.

不，时钟本身"overflows"；转换与它无关。也就是说，转换为 double 是没有意义的。您的限制是 clock_t 类型。请参阅此 reference:

中的注释示例

The value returned by clock() may wrap around on some implementations. For example, on a machine with 32-bit clock_t, it wraps after 2147 seconds or 36 minutes.

一种替代方法（如果您可以的话）是依赖 POSIX 标准而不是 C 标准库。它提供 clock_gettime which can be used to get the CPU time represented in timespec。它不仅不会受到这种溢出的影响（直到更长的时间跨度），而且它的分辨率也可能比 clock 更高。 clock() 的链接参考页面也方便地显示了 clock_gettime 的示例用法。

隐式转换 double 到 unsigned long 溢出 c++

Implicit conversion double to unsigned long overflow c++

c++

integer-overflow

ctime