你真的會 C 語言嗎

身爲一名程序員，或多或少都會了解一點 C 語言，我如今還清楚地記得，大一剛接觸 C 語言時被它所支配的恐懼。C 語言無比強大，被稱爲「高級彙編語言」足以見得它的威力，也能夠看出它常常與計算機底層打交道；它的指針部分更爲精彩（也是最難的部分），那麼咱們就跳過它最難的部分，檢查一下你對 C 語言掌握的程度。

下面是一個函數 sum_elements( )，它的做用是對給定的數組中全部元素求和並返回其值，按照代碼中給定的值去執行，你認爲會獲得什麼結果呢？

 1#include<stdio.h>
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 3// 一個有 bug 的函數
 4float sum_elements(float a[], unsigned length) {
 5    int i;
 6    float result;
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 8    result = 0;
 9    for (i = 0; i <= length - 1; i++)
10        result += a[i];
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12    return result;
13}
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15void main()
16{
17    float a[1] = { 0.1 };
18    float sum;
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20    sum = sum_elements(a, 0);
21    printf("%f\n", sum);
22}
複製代碼

當咱們讓 length = 0 時，想要獲得的結果是 0.000000，可是運行時你會發現該程序會報出內存訪問異常錯誤。你知道是什麼緣由出現這個錯誤嗎？這就是檢驗你功底是否紮實的時候了，先仔細看看代碼，好好想想再繼續往下看。

... ...

怎麼樣，知道是什麼緣由致使這段代碼出現了咱們預料以外的錯誤了嗎？這裏的 bug 是無符號整數(unsigned)致使的。

在 C 語言中，無符號整數是 4 個字節，1 個字節爲 8 位，十進制數 0 用二進制表示爲 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，計算機作減法是經過補碼進行，補碼爲源碼除符號位外各位取反再加一。-1 的補碼爲 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，計算 length - 1 （0 - 1） 就是求 length 與 -1 的補碼之和，獲得的結果爲 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，由於以前定義形參的時候將 length 定義爲無符號整數，因此 C 語言將計算結果按照無符號整數解釋，獲得的十進制數字爲 4294967295（2^32 - 1）而不是咱們想要的 -1，循環時 i 初值被賦爲 0 ，一直小於這個數，因此循環會不斷地進行，代碼將試圖訪問數組 a 的非法元素，致使內存訪問異常。

這個程序表面上一切正常，很符合正常人思路，數組下標不能爲負數，所以形參 length 用無符號整數表示；中止條件 i <= length - 1 看上去也十分天然。可是將這兩個條件組合在一塊兒，意料以外的事情就發生了。C 語言確實很強大，可是若是咱們的計算機基礎知識不紮實，極可能出現各類奇奇怪怪的 bug。原來我一直以爲學那些枯燥無味的計算機基礎知識沒用，可是越往前走愈加覺計算機基礎知識很重要。書到用時方恨少，出了 bug 找不到。

如今這個 bug 的緣由已經找到了，如何修改這個 bug 使得該程序可以順利執行呢？一種方法是修改循環條件，改爲 i < length  ；另外一種方法是將形參 length 定義爲 int 類型。