那个你经常用的abs函数(取绝对值)真的总是返回非负数吗?

  前几天在牛客网看到一道关于abs()函数返回值的题目,见下图,当时还没反应过来,第一反应是:自从我开始学C语言,就知道它是用来求int数的绝对值的,返回值当然是0或者正数啊,一看答案就是A。

  后来思来想去,质问自己 难道这道题就这么简单?于是果断先查函数库,得到:

#include <stdlib.h> //或math.h
int abs( int num );

  发现库函数的返回值形式都写的是int,为什么是int?经过深入的思考、验证和查阅资料,最后得出:

当num为0或正数时,函数返回num值;
当num为负数且不是最小的负数时(即0x80000000),函数返回num的对应绝对值数,即将内存中该二进制位的符号位取反,并把后面数值位取反加一;
当num为最小的负数时,由于正数里int类型32位表示不了这个数的绝对值,所以依然返回该负数。
  贴上代码运行结果:
      
  也就是说,对于普通程序员来说,直接用abs来求一个数的绝对值并没有想象中那么安全,如果恰好给它传递了一个最小的负数作为参数,得到的依然是这个负数,而不是它的绝对值,也许后面将会发生各种意想不到的情况。因此,每一位程序员都应该明白:调用函数后检查函数返回值是一个优秀程序员应该具备的基本素养。
  “经常反问:这个变量或表达式会上溢或下溢吗?”(《编程精粹-Microsoft编写优质无错C程序秘诀》P80,Steve Maguire 著)
 
  引用一段来自一个博客的话作为结束:
ANSI C标准规定了每种整数类型的最小值域(但没有规定它们必须采用哪种编码方案),并要求所有的C语言实现都要在limits.h头文件中通过诸如INT_MIN、INT_MAX这样的宏来指定该实现中整型数据的实际值域,而且这些实际的值域一定不能比标准规定的最小值域还要小(也即要求每种实现在limits.h中定义的宏的绝对值不小于C标准规定的同名宏的绝对值,并且正负号要保持一致)。
标准定义的INT_MIN是-(2^15 - 1),INT_MAX是(2^15 - 1),换句话说,标准保证了int型数据至少能表示-(2^15 - 1)到(2^15 - 1)这样一个对称区间内的所有整数,因此程序员可以放心大胆地用int变量存储以上范围内的任何整数。但与此同时请特别注意,用int变量表达超出上述范围的数将是一件没有法律(标准即是程序员的法律)保障的事情,所以不应该想当然地认为-32768(即-2^15)一定可以用int型来表达,尽管它确实位于用二次补码记法(twos-complement notation)进行编码的16位整数的值域内。熟悉以上背景后再回顾abs函数的问题就会发现,实际上该函数对于标准规定范最小值域内的所有整数都能正常工作,而上面提到的引起错误的输入数据已经不在此范围内了,所以此错误不应由abs而应由函数调用者负责。由此可见,为了安全以及可移植性,将表达式欲表示的值严格限制在标准指定的最小值域内是一个良好的编程习惯。
  
参考:
posted @ 2015-11-16 00:14 闻波 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏
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