Bug分析之0減1到底等於幾

0減1等於幾？小學生都知道，而計算機卻常干傻事。本文介紹一種和數據類型相關的編程Bug，分析Bug現象和產生原理，做為小小的Debug經驗與大家分享。 

 

前幾天用VC寫了個程序，程序中有個遍歷列表的功能。使用vector作為列表的數據結構，用一個整型數CurIndex記錄當前記錄。當用戶點擊向前按鈕時，CurIndex減1，如果CurIndex已經是第一個元素了，就讓CurIndex轉向最後一個元素。
 
變量聲明如下：
 

vector<ItemType> Vector;
int CurIndex;
 
在用戶點擊向前按鈕時，調用下面的函數：


void MovePre()
{
       --CurIndex;
       if (CurIndex<0)
              CurIndex = Vector.size()-1;
}

 
這段程序有個問題：當Vector為空是，Vector.size()為0，這時界面顯示CurIndex為-1。為了避免CurIndex為-1，把 MovePre的代碼改為如下：      


void MovePre()
{
       --CurIndex;
       if$False$

0);"> (CurIndex<0)
              CurIndex = max(0, Vector.size()-1); // 這裡使用max宏
}

 
按預期，當Vector為空時，CurIndex的值應該為0。然而實際結果是CurIndex仍然為-1。單步調試，的確執行了相應的語句，但CurIndex的就是不變的-1，重新編譯也沒用。這是不是很奇怪呢？
 
如果Vector.size()-1的結果小於0，那麼max(0, Vector.size()-1)的結果就應該是0；
 
如果Vector.size()-1的結果比0大，那麼max(0, Vector.size()-1)的結果就應該是個正整數才對。
 
然而實際結果確是-1。0減1比0大，並且等於-1？多麼矛盾呀！
 
如果您看了下面的語句，也許就矛塞頓開了：


int CurIndex = max( 0, (unsigned int)0-1);
 
您認為CurIndex應該等於幾呢？
 
當0減去1的時候，它的結果化為16進制，應該為0x ff ff ff ff（假設為4字節）。作為有符號整數，它的值為-1。而做為無符號整數，它的值為4294967295（使用Windows自帶的計算器算的）。
 
按C++的隱式類型轉換規則：程序在執行算術運算時，低類型向高類型轉換。這時(unsigned int)0-1的值為4294967295。顯然這個值比0大，所以max( 0, (unsigned int)0-1)的計算結果應該為4294967295，即0x ff ff ff ff，類型為無符號整型（unsigned int）。
 
當把這個結果賦值給CurIndex時，CurIndex是int型的，使用另一條C++的隱式類型轉換規則：在賦值表達式中，右邊表達式的值自動隱式轉換為左邊變量的類型，並賦值給它。0x ff ff ff ff當做整型賦值，結果就是-1。所以CurIndex的值為-1，16進制仍然是0x ff ff ff ff。
 
vect類的size()函數返回值就是無符號型的，所以CurIndex = max(0, Vector.size()-1)的值可能為-1就不奇怪了。
 
所以0減1等於幾，還得看是什麼類型的0，以及什麼類型的1。
 
0-1 == -1；
(unsigned int)0-1 == 4294967295；
 
Bug一不小心就跑出來，借用范廚師的話：真是防不勝防呀！
 
作者：蘇林