C语言为什么会发⽣数据溢出？如何避免数据溢出？

天荒地老笑话么2024-01-20 19:44

一、问题

cpp 复制代码

有以下程序：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i, sum; /*声明变量 */
    i = 2147483647; /*定义变量*/
    sum = i + 1; /*变量值加1*/
    printf("%d,%d", i, sum); /*输出结果*/
    return 0;
}

运⾏后 sum 的结果是什么？

二、解答

1、分析

按正常的计算，sum 应该是2147483648，但是运⾏后 sum 的结果是-2147483648。这是什么原因呢？

在C语⾔中可以使⽤各种类型的标识符，但是C语⾔标准⾥并没有规定这些类型的具体⻓度，要由各个C编译系统⾃⼰规定。⼀般以⼀个机器字存放⼀个 int 数据，早期的计算机字⻓⼀般为16 位，故以16 位存放⼀个整数，整数的范围在-32768～32767 之间，整数范围太⼩，在使⽤的时候就容易产⽣溢出现象。

在这段代码中，变量i被初始化为2147483647，这是一个int类型的最大值。当执行i+1时，由于int类型的取值范围是-2147483648到2147483647，因此i+1会产生溢出，结果不是预期的2147483648，而是-2147483648。

但现代的计算机⼀般都为32 位以上，以 32 位存放⼀个整数，范围可达±2.1×10^9，所以当前⼀般将 int 和 long 都定义为32 位。在写程序时，要了解所⽤系统对标识符长度的规定，以免出现上⾯的错误。

如果真的产⽣"溢出"，运⾏时也不会报错，⽽是将结果从"头"开始计算，即是上⾯的运⾏结果-327682147483648，这与编程者的原意不同。由于系统不会给出"出错信息"，所以要靠程序员的细⼼和经验来进⾏排错。

cpp 复制代码

说明：
    当前⼤多编译器多将 int 规定为32 位，所以⼀般不会出现"溢出"现象。

2、解决⽅法

将数据定义为⻓整型long 类型，在输出的时候使⽤"%ld"即可。

cpp 复制代码

注意：
    long 型数据可以得到⼤范围的整数，但同时会降低运算速度。因此，除⾮不得已，否则不要随便
使⽤ long 型。

三、总结

C语⾔数值数据类型都有⼀个取值范围。在进⾏数值运算的时候，有时会因数值超出了定义类型的取值范围⽽产⽣溢出的情况。所以在表⽰数据时，应根据需要选择适当的数据类型。