C++数据溢出(上溢和下溢)
当变量的数据类型所提供的位数无法适应某个值时,就会发生溢出(上溢)或下溢。就像往水桶里装水,水满则溢,变量也是这样,如果要存储的值超过了变量所能提供的位数,就会出现问题。
不妨来看一个例子,假设在一个使用了 2 个字节内存的 short int 类型变量中存储了以下值:
这是 32 767 的二进制表示,也是能存储在该数据类型中的最大值。这里先不讲负数如何存储的细节,只要知道 short int 数据类型既可以存储正数也可以存储负数就可以了。高阶位(即最左侧位)是 0 的数字被解释为正数,高阶位为 1 的数字则被解释为负数。
如果上面示例中存储的数字加 1,则该变量将变成以下位模式:
但这不是 32 768。相反,它被解释为负数,所以这不是预期的结果。二进制 1 已经“流入”到高阶位的位置,这就是所谓的溢出(上溢)。
同样地,当一个整数变量保存的数值在其数据类型负值范围的最远端(即最小负值),那么当它被减去 1 时,其高位中的 1 将变为 0,结果数将被解释为正数。这是溢出的另一个例子。
除了溢出以外,浮点值还会遇到下溢的情况。当一个值太接近于零时,就可能会发生这种问题,过小的数字需要更多数位的精度来表示它,因而无法存储在保存它的变量中。
下面的程序演示了溢出和下溢:
不妨来看一个例子,假设在一个使用了 2 个字节内存的 short int 类型变量中存储了以下值:
如果上面示例中存储的数字加 1,则该变量将变成以下位模式:
但这不是 32 768。相反,它被解释为负数,所以这不是预期的结果。二进制 1 已经“流入”到高阶位的位置,这就是所谓的溢出(上溢)。
同样地,当一个整数变量保存的数值在其数据类型负值范围的最远端(即最小负值),那么当它被减去 1 时,其高位中的 1 将变为 0,结果数将被解释为正数。这是溢出的另一个例子。
除了溢出以外,浮点值还会遇到下溢的情况。当一个值太接近于零时,就可能会发生这种问题,过小的数字需要更多数位的精度来表示它,因而无法存储在保存它的变量中。
下面的程序演示了溢出和下溢:
// This program demonstrates overflow and underflow. #include <iostream> using namespace std; int main() { // Set intVar to the maximum value a short int can hold short short intVar = 32767; // Set floatVar to a number too small to fit in a float float float floatVar = 3.OE-47; // Display intVar cout << "Original value of intVar " << intVar << endl; // Add 1 to intVar to make it overflow intVar = intVar + 1; cout << "intVar after overflow " << intVar << endl; // Subtract 1 from intVar to make it overflow again intVar = intVar - 1; cout << "intVar after 2nd overflow " << intVar << endl; // Display floatVar cout << "Value of very tiny floatVar ” << floatVar; return 0; }程序输出结果:
Original value of intVar 32767
intVar after overflow -32768
intVar after 2nd overflow 32767
Value of very tiny floatVar 0
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