使用for循环反向迭代无符号整型数值

Question

我想让for循环中的迭代变量以逆序迭代到0，它是一个无符号整数unsigned int，但我想不出类似于i > -1这样的比较方法，如果它是一个有符号整数signed int，你可能会这样做。

for (unsigned int i = 10; i <= 10; --i) { ... }

但是这种方法似乎很不明确，因为它依赖于无符号整数的数值溢出大于10。

也许我只是头脑不清，但还有更好的方法可以做到这一点...

免责声明：这只是一个简单的用例，上限10是微不足道的，它可以是任何值，且i必须是无符号整数。

- deceleratedcaviar

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如果i最初等于0怎么办？ - Shamim Hafiz - MSFT

我认为这是正确的方法。当C++引入size_t时，它让我相当烦恼，但我已经习惯了它。 - Viktor Sehr

然后 i = 0; i <= 0; 它按预期迭代一次... - deceleratedcaviar

无符号整数i的初始值为10；当i不为0时，执行循环体：每次迭代减小i的值并继续下一次循环。因此，该循环将迭代9到0这10个数字。 - Erik

https://dev59.com/RXI-5IYBdhLWcg3w18d3 - Robᵩ

Answer 1

你可以使用

for( unsigned int j = n; j-- > 0; ) { /*...*/ }

它从n-1迭代到0。

- Serge Dundich

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这种方法有局限性，所以我采纳了Alexandre C.的建议。 - Anupam Srivastava

不错的解决方案，但我必须承认，我觉得这有点难以阅读。 - TobiMcNamobi

@AnupamSrivastava 有哪些限制？ - Yankee

我现在记不太清了，但是我认为如果你必须减少一个步骤>1，那么遵循这个模式会很困难。 - Anupam Srivastava

实际上，当步长不为1时，Alexandre C.的答案也不太适用。 - Osman-pasha

@AnupamSrivastava，“正常”的 for (int i = 0; i < n; i += step) 也不是100%可靠的。对于正确的 step 和 n 值（当 INT_MAX - n < step 时），表达式 i += step 可能会溢出，这是未定义行为。对于 int 来说，它可能不会，但对于较小的类型，你会遇到这个问题。我知道我曾经遇到过。 - Bolpat

Answer 2

以下代码实现了您想要的功能：

for (unsigned i = 10; i != static_cast<unsigned>(-1); --i)
{
    // ...
}

这段代码完美地定义了并且实际上是有效的。标准准确地定义了有符号类型的算术运算。确实：

从4.7/2（关于转换为无符号类型）：

如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数最小的无符号整数同余（模2^n，其中n是用于表示无符号类型的位数）

以及3.9.1/4

声明为无符号的无符号整数应遵守模2^n的算术定律，其中n是该特定大小的整数的值表示中使用的位数

- Alexandre C.

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无符号变量不能小于0，我不想每次都收到编译器的警告... - deceleratedcaviar

我通常会使用强制类型转换。或者在这种情况下，我只是使用 int。 - Alexandre C.

为什么会被点踩？4.7/2 在这一点上很清楚，代码的行为已经完美定义并且实现了你想要的功能。 - Alexandre C.

+1，回答了这个问题；虽然它涵盖了所有的基础知识，但并不完全符合我所期望的答案。强制类型转换似乎有些像作弊。 - deceleratedcaviar

如果没有进行强制类型转换，i会被提升为 int 类型并且行为是未定义的。你必须对 -1 进行强制类型转换。所以我的初始帖子是不正确的。 - Alexandre C.

@AlexandreC.，推荐始终将有符号类型转换为无符号类型，而不是反过来，因此不需要进行强制转换。实际上，最好不要使用强制转换，因为如果有人将第一个“unsigned”更改为“unsigned long”，但忘记更改后面的内容，则使用强制转换将进行“signed->unsigned->unsigned long”的提升，在64位上会导致0x00000000ffffffff，这是错误的，但是没有强制转换，提升将是“signed->signed long->unsigned long”，从而得到正确的值。 - Jan Hudec

Answer 3

我的通常模式是...

for( unsigned int i_plus_one = n; i_plus_one > 0; --i_plus_one )
{
    const unsigned int i = i_plus_one - 1;
    // ...
}

- Adam Bowen

Answer 4

你是否真的从比 std::numeric_limits<int>::max() 更大的数字开始迭代？如果不是，我建议您只使用普通的 int 作为循环变量，并在代码中期望它为无符号时将其 static_cast 为 unsigned。这样，您可以使用直观的条件 >= 0 或 > -1，一般来说，我认为这比任何无符号替代方案更易读。 static_cast 只是告诉编译器如何操作变量，没有任何性能影响。

- Mark B

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你有证据证明这里没有实际的强制类型转换吗？这是有道理的，但我只是想确保一下。特别是因为我正在尽可能快地输入数字，虽然在这里进行强制类型转换并不是关键，但如果存在其他（非强制类型转换）的方法，我不明白为什么我要这样做。 - deceleratedcaviar

Answer 5

避免下溢。

unsigned int i = n;
while (i != 0) {
  --i;
  ...
}

- halcon_cxx

Answer 6

我认为有两种选择，一种是使用有符号或无符号数字（可以通过与-1进行比较来隐式完成），另一种是使用循环条件来检查溢出，例如：

for(unsigned i=10;i>i-1;--i){ } // i = 10, 9, ... , 1
for(unsigned i=10;i+1>i;--i){ } // i = 10, 9, ... , 1,0

这个循环将会一直持续，直到 i 溢出（也就是达到了零）。请注意，i 的迭代必须为 1，否则你可能会陷入无限循环。

- Noam Weiss

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我最初使用了for(unsigned i = 10;i + 1 > 0;--i) { ... }，但它似乎有点不清晰... 猜想这不是一个简单的解决方案 :P。 - deceleratedcaviar

Answer 7

我会使用两个变量：

unsigned int start = 10;
for (unsigned int j = 0, i = start; j <= start; ++ j, -- i) {
    // ...
}

你也可以使用 while 循环：

unsigned int start = 10;
unsigned int i = start + 1;
while (i --) {
    // ...
}

- Sylvain Defresne

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这正是我想要避免的，但考虑到情况，可能是最“明显”的解决方案。 - deceleratedcaviar

为什么使用两个变量，如果一个完全足够呢？对我来说，没有可读性的优势。第二个循环很好（大多数与我的相同，除了迭代器索引范围超出循环块）。 - Serge Dundich

因为我更喜欢第二个版本（我总是在写第一个版本时犯错误），但有些人发现它更难理解。 - Sylvain Defresne

Answer 8

for (unsigned int i = 10; i <= 10; --i)

你说得一点不错。

我不想将你十年前的问题还给你，但是避免下溢会使你最终尝试做的事情变得含糊不清。

对于无符号整数的下溢是一种明确定义的行为，你可以依赖它，并期望其他程序员能够理解。任何解决方法都会使你尝试操作的范围更难以解析，并且很可能对初学者来说同样令人困惑，同时如果他们将其作为“反向循环”的“教训”学习，则会传递一个糟糕的示例。

- Anne Quinn

Answer 9

这里有一个简单的技巧，可以避免溢出，如果i每次迭代加1：

for(unsigned int i = n-1; i+1 >= 1; i--) {;}

如果您想使i迭代超过1：

unsigned int d = 2;
for(unsigned int i = n-1; i+d >= d; i-=d) {;}

- hmofrad

Answer 10

for(unsigned i = x ; i != 0 ; i--){ ...

如果你想在 i == 0 时执行循环体并在此后停止。只需从 i = x+1; 开始。

顺便问一下，为什么 i 必须是无符号的？

- BenjaminB