C语言陷阱---数据溢出和类型转换
引言
当我们进行各种数学计算（四则运算，指数运算等）时，要时刻保持警惕，防止运算结果的溢出（上溢或下溢）；当进行不同类型的数据混合运算时，要注意数据类型的提升或转换，避免精度丢失。
注：本文如无特别说明，示范代码均在 Win7 64位英文系统， Dev-C++ 4.9 环境下编译执行。
无符号整型在循环条件中造成死循环
示范代码
#include<stdio.h>
int main()
{
//unsigned int i = 10;
size_t i = 10;
while(i >= 0)
{
printf("%u\t", i);
i--; /* 当 i 为 0 时， i-- 操作导致下溢翻转，变成该整型所能表示的最大值而导致死循环 */
}
return 0;
}
错误分析
对于无符号整数类型（unsigned char, unsigned short , unsigned int, unsigned long 以及宏定义 size_t 等），执行自减操作就会下溢而翻转，变成该整型的最大值，从而导致死循环的发生。
避免这种错误最简单的方式就是不要用无符号整数执行自减运算时与 0 进行相等比较；或者避免使用无符号整型进行此类操作。对于示范代码，将 ”size_t“ 改成 ”int", 或者修改 “ while(i >= 0)" 为 " while(i > 0)"的判断（当然判断条件的意思也变了）。
大正整数相加上溢，大负整数相加下溢
示范代码
#include<stdio.h>
int main()
{
<span style="white-space:pre"> </span>int a = 2147483647;
<span style="white-space:pre"> </span>int b = -2147483648;
<span style="white-space:pre"> </span>
<span style="white-space:pre"> </span>printf("a = %d, a + 1 = %d\n", a, a + 1);
<span style="white-space:pre"> </span>printf("b = %d, b - 1 = %d", b, b - 1);
<span style="white-space:pre"> </span>return 0;
}
错误分析
以上示范代码在32位机器上编译运行，输出结果如下：
a = 2147483647, a + 1 = -2147483648 b = -2147483648, b - 1 = 2147483647完全不是我们正常的数学运算哦！正数相加反而变小了，负数相加反而变大了呢！这正是由于数据类型在计算机中是以二进制形式表达的，且位数有限，超出表达范围就会发生翻转。
整数相除由于结果为整数而导致精度丢失
示范代码
#include<stdio.h>
int main()
{
double d;
int i;
d = 9.5 + 1/2;
i = 9.5 + 1/2;
printf("d = %lf, i = %d\r\n", d, i);
return 0;
}
错误分析
以上示范代码的输出结果如下：
d = 9.500000, i = 9而我们期望结果，应该是 d = 10, i = 10。这其中就涉及到数据类型转换和提升的概念，该问题比较复杂，后续些专文讲解。简而言之，对于 d = 9.5 + 1/2 而言， 1/2 由于都是整数相除，其结果也为整数，故将结果 0.5 向 0 方向取整为0， 如果改成 d = 9.5 + 1.0/2， 则 d = 10 了。对于 i = 9.5 + 1 /2， 同样的道理。
总结
C 语言以其灵活性著称，也因此而为程序员设下了各种陷阱。对于数据运算的溢出操作，C++， Java等语言也不可避免。对于无符号整数类型， Java 在这方面进行了规避（直接就去掉了无符号整型）。而对于 Python 语言来说，这些操作都不是问题（除非数据非常变态的大）。