C - 为什么 for 循环在使用uint64_t计数器时卡住，而 while 循环则没有？

Question

当我使用带有uint64_t的for循环作为计数器时，即使条件似乎已明确定义，它也会永远卡住。

冒犯的MCVE

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
int main() {
    uint64_t i;
    for (i = 15; i >= 0; i--) { printf("%"PRIu64" ", i); }
    return 0;
}

部分输出

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 18446744073709551615 18446744073709551614 18446744073709551613 18446744073709551612 18446744073709551611 18446744073709551610 18446744073709551609 18446744073709551608 18446744073709551607 18446744073709551606 18446744073709551605 18446744073709551604 18446744073709551603 18446744073709551602 18446744073709551601 18446744073709551600 18446744073709551599 18446744073709551598 18446744073709551597 18446744073709551596 18446744073709551595 18446744073709551594 18446744073709551593 18446744073709551592 18446744073709551591 18446744073709551590 18446744073709551589 18446744073709551588 18446744073709551587 18446744073709551586 18446744073709551585 18446744073709551584 18446744073709551583 18446744073709551582 18446744073709551581 18446744073709551580 18446744073709551579 18446744073709551578 18446744073709551577 18446744073709551576 18446744073709551575 18446744073709551574 18446744073709551573 18446744073709551572 18446744073709551571 18446744073709551570

它似乎忽略了停止条件，所以它翻了个身。

但是，当将其更改为"等效"while循环时，一切正常：

正确的多氯乙烯

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
int main() {
    uint64_t i = 16;
    while (i--) { printf("%"PRIu64" ", i); }
    return 0;
}

完整输出

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 

我是否缺少有关在for循环中使用uint64_t计数器的内容？任何帮助将不胜感激！

Answer 1

如果条件

i >= 0是无符号类型，则条件为真i。递减无符号零不会产生负值，但计数器将换行到给定类型的最大可表示数字。

C 表示具有包含下限和排除上限的范围。例如，N元素数组的索引为 0 到 N - 1 。上限本身不是有效的数组索引。

此约定意味着您在递增之前使用值，但在使用它之前对其进行处理。考虑一个简单的堆栈：

    stack[nstack++] = x;      // push a value
    x = stack[--nstack];      // pop a value

同样的逻辑也适用于循环：向前移动时，请在递增之前使用该值：

    for (var i = 0; i < N; i++) { use(i); }

当您向后移动时，先递减，然后再使用它：

    for (var i = N; i-- > 0; ) { use(i); }

此循环等效于您的while。处理正文后发生的更新部分在此处为空。在进入循环之前对值执行检查;循环体具有更新的值。

这个向后循环在空更新部分时可能看起来很尴尬，但在其他方面它与正交版本：

• 它使用实际边界; 没有必要从N - 1开始;
• 它同样适用于任意边界，只要它们遵循包含下限和排除上限的约定;
• 该测试是纯粹的不平等，而不是大于/小于或相等的比较。

Answer 2

i如果表达式i >= 0是无符号整数类型，则表达式始终为真。另一种简单的方法是将其更改为：

uint64_t i;
for (i = 15; i != -1; i--) { ... }

无论i是有符号整数还是无符号整数，这都有效。在uint64_t的情况下，-1 将首先转换为 0xFFFFFFFFFFFFFFFF，然后与 i 进行比较。

如果要删除编译警告，请将其更改为：

i != (uint64_t)-1

但是您需要确保uint64_t正是i的类型。