为什么模运算返回意外值

Question

为什么下面的代码会打印255？

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
  uint8_t i = 0;
  i = (i - 1) % 16;
  printf("i: %d\n", i);
  return 0;
}

我假定 15，尽管 i - 1 的计算结果为整数。

Answer 1

这是因为 -1 % n 会 return -1 而不是 n - 1 ¹。由于本例中的 i 是无符号 8 位整数，因此它变为 255。

¹ 有关更多详细信息，请参阅此问题 关于负整数的模如何在 C/C+ 中工作+.

Answer 2

因为 C 标准中的 integer promotions。简而言之：任何类型 "smaller" 而不是 int 在使用前都被转换为 int 。一般来说，你无法避免这种情况。

那么接下来的事情是： i 晋升为 int。表达式计算为 int（您使用的常量也是 int）。模数为 -1。然后通过赋值将其转换为 uint8_t: 255。

对于 printf，然后 i 被整数提升为 int（再次）：(int)255。不过，这也没什么坏处。

注意在C89中，对于a < 0，a % b不一定是负数。它是实现定义的，可能是 15。但是，自 C99 以来，-1 % 16 保证为 -1，因为除法必须产生 代数商 .

如果要确保模数给出正结果，则必须通过强制转换 i:

来评估整个表达式 unsigned

i = ((unsigned)i - 1) % 16;

建议：启用编译器警告。至少作业的转换应该给出截断警告。

Answer 3

这适用于（显示 15）Microsoft C 编译器（没有 stdint.h，所以我使用了 typedef）：

#include <stdio.h>
typedef unsigned char uint8_t;

int main(void) {
    uint8_t i = 0;
    i = (uint8_t)(i - 1) % 16;
    printf("i: %d\n", i);
    return 0;
}

255 的原因是因为 (i - 1) 被提升为整数，并且 C 中用于 % 的整数除法向零舍入而不是负无穷大（向负无穷大舍入是它在数学中完成的方式、科学和其他编程语言）。因此，对于 C % 为零或与被除数具有相同的符号（在本例中为 -1%16 == -1），而在数学中模为零或与除数具有相同的符号。

为什么模运算返回意外值

Why is a modulo operation returning an unexpected value

c

gcc

modulo