永远增加，你会得到-2147483648

本文关键字：-2147483648 增加 永远 | 更新日期: 2023-09-27 17:58:10

出于一个我不想解释的聪明而复杂的原因（因为它涉及到以一种极其丑陋和黑客的方式制作计时器），我写了一些类似于以下的C#代码：

int i = 0;
while (i >= 0) i++; //Should increment forever
Console.Write(i);

我原以为程序会永远挂起或崩溃，但令我惊讶的是，在等待了大约20秒后，我得到了这个输出：

-2147483648

编程教会了我很多东西，但我仍然无法理解为什么不断增加一个数字最终会变成负数。。。这是怎么回事？

永远增加，你会得到-2147483648

在C#中，内置整数由一系列预定义长度的位值表示。对于基本int数据类型，长度为32位。由于32位只能表示4294967296个不同的可能值（因为这是2^32），因此很明显，您的代码不会随着值的不断增加而永远循环。

由于int可以同时包含正数和负数，因此数字的符号必须以某种方式进行编码。这是用第一个比特完成的。如果第一个比特是1，那么这个数字就是负数。

以下是以十六进制和十进制排列在数字线上的int值：

 Hexadecimal        Decimal
 -----------    -----------
 0x80000000     -2147483648
 0x80000001     -2147483647
 0x80000002     -2147483646
    ...              ...
 0xFFFFFFFE              -2
 0xFFFFFFFF              -1
 0x00000000               0
 0x00000001               1
 0x00000002               2
     ...             ...
 0x7FFFFFFE      2147483646
 0x7FFFFFFF      2147483647

正如你从这个图表中看到的，代表最小可能值的比特是你通过在最大可能值上加一而得到的，同时忽略符号比特的解释。当一个有符号的数字以这种方式相加时，它被称为"整数溢出"。是否允许整数溢出或将其视为错误可通过C#中的checked和unchecked语句进行配置。默认值是未选中的，这就是为什么没有发生错误，但你的程序中有一个疯狂的小数字。

这种表示被称为2的补码。

该值溢出了32位整数存储的正范围，该存储将转到十进制为-2147483648的0xFFFFFFFF。这意味着您在31位整数处溢出。

还有人指出，如果你使用无符号int，你会得到不同的行为，因为第32位没有用于存储数字的符号。

您正在经历的是整数溢出。

在计算机编程中，当算术运算试图创建一个大于可用存储空间内所能表示的数值时，就会发生整数溢出。例如，在可以表示的最大值上加1就构成了整数溢出。在这些情况下，最常见的结果是存储结果的最低有效可表示位（结果被称为包装）。

int是一个有符号整数。一旦超过最大值，它就会从最小值（大负值）开始，并向0行进。

使用uint重试，看看有什么不同。

这样试试：

int i = 0;
while (i >= 0) 
   checked{ i++; } //Should increment forever
Console.Write(i);

并解释结果

其他人一直在说什么。如果你想要一些可以永远持续下去的东西（我不会说为什么你需要这样的东西），那么在系统中使用BigInteger类。数字命名空间（.NET 4+）。你可以对任意大的数字进行比较。

这与正数和负数如何真正存储在内存中（位级别）有很大关系。

如果你感兴趣，请查看12:25及以后的视频：编程范式。非常有趣，你会理解为什么你的代码会这样。

发生这种情况是因为当变量"i"达到最大int极限时，下一个值将为负值。

我希望这听起来不像是聪明的建议，因为这是善意的，而不是刻薄的。

您要我们描述的是整数数据类型的基本行为。

任何计算机科学课程的第一年都会涉及数据类型，这是有原因的，这对于理解事情是如何以及在哪里出错非常重要（你可能已经看到了如果意外，上面的行为是如何导致意外行为的，即你的应用程序中的错误）。

我的建议是，拿到计算机科学一年级的阅读材料+Knuth的开创性作品《计算机编程的艺术》，花500美元左右，你就可以拥有成为一名优秀程序员所需的一切，比整个大学课程便宜得多；-）

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