为什么在C语言中使用无符号整型倒计时会导致无限循环？

Question

以下代码运行时会陷入无限循环。 'i'已被初始化为1并与0进行比较。

因此，printf()语句应该只执行一次，但它却无限循环地运行。

unsigned int i = 1;
for (; i >= 0; i--) {
    printf("Hello: %u\n",i);
}

请解释这种行为。

- Angus

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你能展示一下你的代码吗？这可能是内存损坏，或者是某个函数参数的缓冲区溢出。 - Sergey Kucher

@Sergey：我认为你是错的——这只是一个错误。请看答案。 - RichieHindle

你的循环条件正在等待一个无符号整数变为负数...这怎么可能甚至发生呢？ - Yanick Rochon

Answer 1

因为 i 是 unsigned 类型，所以它不可能变成负数，因此 i>=0 总是为真。

当 i 为零时，执行 i--，i 的值会被回绕到一个 unsigned int 可以达到的最大值（大于零）。

您应该通过删除 unsigned 修饰符来使用有符号整数。

- RichieHindle

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感谢Ritchie让我理解了。 - Angus

Answer 2

正如其他答案所说，这是因为它是无符号的。我将告诉您一种优雅的方式，用无符号整数实现您想要做的事情。

unsigned int i=10;
while(i --> 0) printf("Hello:%u\n", i+1);

这个 --> 有时被称为箭头操作符。但实际上它只是 -- 和 >。如果你改变间距，你会得到：

while( i-- > 0 )

我的意见

- Armen Tsirunyan

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它偶尔可能被称为那样。但这是一个有点傻的名字！它只会向下“走”。 - Oliver Charlesworth

@Oli：下降到听起来更好吗？ :) - Armen Tsirunyan

除非你的目的是混淆，否则请将其写为(while i-- > 0)。 - Keith Thompson

@Keith：我认为i --> 0并不是混淆的。说实话，对我来说比i-- > 0更自然。 - Armen Tsirunyan

对于不熟悉的读者来说，这会暗示这种语言有一个“-->”操作符。 - Keith Thompson

Answer 3

这是一个无符号整数unsigned int。从0开始递减它不会得到-1。

为了达到您的预期目标，您需要去掉unsigned限定词。这将纠正引起观察到的行为的整数溢出问题。

- Linus Kleen

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你链接的文章正确地指出，对于无符号整数模包装是定义行为，术语溢出从不适用：“涉及无符号操作数的计算永远不会溢出。” - Antti Haapala -- Слава Україні

@AnttiHaapala 确实如此。 - Linus Kleen

Answer 4

标准规定，对于无符号整数，如果结果小于零，则需要添加2的n次方，其中n是表示中的位数。

由于整数是无符号的，编译器将优化为无限循环。

- Karoly Horvath

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优化与此无关。它已经是一个无限循环了。 - Keith Thompson

我的意思是它移除了条件检查。 - Karoly Horvath

好的 - 但并不需要这样做。 - Keith Thompson

你是同意还是不同意？ - Keith Thompson

Answer 5

通过将i定义为无符号整数，您使其成为始终非负的整数，因此i可以有的所有可能值都是正整数（在其范围内）和0。因此，循环中的条件始终为真，因为i始终大于或等于0，因此它会无限运行。

- phoxis