1. 程式人生 > 實用技巧 >兩個無符號數相減的問題

兩個無符號數相減的問題

因為一個裸機軟定時器的溢位問題,

static uint32_t _timer_ticks = 0;

void timer_ticks()
{
    _timer_ticks++;
}

void soft_timer_loop()
{
    struct soft_timer* target;
    for(target = head_handler; target; target = target->next)
    {
        if(_timer_ticks >= target->timeout) //這裡有機會溢位 是個bug
        {
            
if(target->repeat == 0) { soft_timer_stop(target); } else { target->timeout = _timer_ticks + target->repeat; } target->timeout_cb(); } } }

為了解決這個bug,有人可以把判斷條件換成

if((int
)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) <= 0) { }

這個涉及到2個無符號數相減的問題。
微機原理中計算通過ALU計算,加減的時候,ALU不認識什麼符號。他有兩個輸入端A,B。 A端直接輸入,B端的看情況,如果是+則直接輸入,如果是-則經過一個反向器並加1輸入。 他只管計算,並把結果反回給程式,至於這個結果是什麼型別,就由程式來處理了

簡單一句,減法運算,就是減數取反後加1,然後做加法。

這裡假設_timer_ticks和 target->timeout都是8位的。target->timeout +_timer_ticks 溢位了。1ms計數的情況下,按實際 target->timeout是要比4294967295(49.7天)要小的多的一個數。
這裡按8位數寫
假設_timer_ticks = 250 ,target->repeat = 10 則target->timeout = 4
則target->timeout -_timer_ticks
_timer_ticks 原碼 1111 1010
補碼 0000 0110
target->timeout +0000 0110 = 16強制轉換為int 也是大於0的。
依次_timer_ticks = 251 (int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = 15
。。。
_timer_ticks = 255(int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = 11
。。。
_timer_ticks = 10(int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = 1

_timer_ticks = 11(int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = 0

_timer_ticks = 12(int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) < 0

所以解決了溢位的問題。

那麼這麼些有bug嗎?首先沒有溢位的情況下,很好理解,這時候其實不用考慮什麼補碼,不用再繞一層,按常識走。
就是溢位的情況下,有,假設在_timer_ticks = 128的時候target->repeat = 128 ,這是target->timeout = 1
_timer_ticks = 129 (int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = -128 這tm就成立了啊。

或者說_timer_ticks = 128的時候target->repeat = 129這是target->timeout = 2
_timer_ticks = 129 (int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = -129 這tm就成立了啊。
_timer_ticks = 130 (int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = -128 這tm就成立了啊。

這裡再極限一些target->repeat = 250,當_timer_ticks = 6的時候,target->timeout = 1
_timer_ticks = 2 (int)((uint32_t)(target->timeout -_timer_ticks)) = -1 這tm就成立了啊。

這裡只要target->repeat <= 127(UINT8_MAX/2) 就不會出現這種bug,而uint32的一半要20多天,所以這個bug,注意一下就行,平時不會出現。

還有一種方法,就是_timer_tickstarget->timeout定義為64位的 那樣溢位需要1億年,根本不會溢位了。