聊聊資料溢位的事

2022-07-09 12:00:09

1、前言

直接看程式碼

uint32_t Time_Interval()
{
  static uint32_t old_time_tick;
  uint32_t data;
  data = sys_time_tick_ms - old_time_tick;
  old_time_tick = sys_time_tick_ms;
  return data;
}

上述程式碼,sys_time_tick_ms每隔1ms自動加1,Time_Interval函數的作用是的,計算上一次呼叫Time_Interval和下一次呼叫的時間差,單位ms。

在這裡存在一個風險,就是sys_time_tick_ms到達最大值後會溢位,會變成0。所以之前的程式碼我的習慣是先判斷一下sys_time_tick_ms和old_time_tick的大小關係。

uint32_t Time_Interval()
{
  static uint32_t old_time_tick;
  uint32_t data;
  if(sys_time_tick_ms > old_time_tick)
    data = sys_time_tick_ms - old_time_tick;
  else
    data = sys_time_tick_ms + (0xFFFFFFFF - old_time_tick);
  old_time_tick = sys_time_tick_ms;
  return data;
}

然而一次和同事交流的時候,我意識到其實不用這麼做的,sys_time_tick_ms直接減去old_time_tick就行。如下程式碼

  sys_time_tick_ms = 0xFFFFFFFF - 2;
  old_time_tick = sys_time_tick_ms;
  sys_time_tick_ms++;
  data = sys_time_tick_ms-old_time_tick;
  printf("sys_time_tick_ms:%x  data:%d\r\n",sys_time_tick_ms,data);
  sys_time_tick_ms++;
  data = sys_time_tick_ms-old_time_tick;
  printf("sys_time_tick_ms:%x  data:%d\r\n",sys_time_tick_ms,data);
  sys_time_tick_ms++;
  data = sys_time_tick_ms-old_time_tick;
  printf("sys_time_tick_ms:%x  data:%d\r\n",sys_time_tick_ms,data);
  sys_time_tick_ms++;
  data = sys_time_tick_ms-old_time_tick;
  printf("sys_time_tick_ms:%x  data:%d\r\n",sys_time_tick_ms,data);
  sys_time_tick_ms++;
  data = sys_time_tick_ms-old_time_tick;
  printf("sys_time_tick_ms:%x  data:%d\r\n",sys_time_tick_ms,data);

具體列印如下

sys_time_tick_ms:fffffffe  data:1
sys_time_tick_ms:ffffffff  data:2
sys_time_tick_ms:0  data:3
sys_time_tick_ms:1  data:4
sys_time_tick_ms:2  data:5

可以看出,這種情況下,即使sys_time_tick_ms溢位,也不影響正常功能的。

如果你很明白這個問題,大佬可以出門左轉了,這篇文章會浪費你的時間的。

2、無符號減法的本質

注意:本文只討論無符號的減法,有符號和其他資料型別本人沒有深究。

在計算機中,無符號的減法運算是通過二補數來進行的,比如a-b,實質上是a補 + (-b補)。二補數的定義不懂的同學請自行百度。

uint32_t a,b,c;
a=5;
b=10;
c=a-b;
printf("c:%x\r\n",c);

列印如下
c:fffffffb這個是我們上面結論的簡單例子,將這個減法手動模擬一下,就方便理解了5的原碼: 00000000 | 00000000 | 00000000 | 0000010110的原碼:00000000 | 00000000 | 00000000 | 00001010

5的二補數: 00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000101

-10的二補數:11111111 | 11111111 | 11111111 | 11110110

(5)補 + (-10)補 = 00000000  00000000  00000000  00000101 + 11111111  11111111  11111111  11110110

結果就是fffffffb

3、總結

發現這個合法的操作,能更加深入的瞭解無符號的加法操作。但是這種操作還是要慎重,我的測試環境是IAR7.2,建議大家使用時先測試一下,還是要謹慎的,別因為這個問題"捅了婁子"。

除了需要在開發環境中測試一下外,還需要額外的備註如下‍

uint32_t Time_Interval()
{
  static uint32_t old_time_tick;
  uint32_t data;
  data = sys_time_tick_ms - old_time_tick;//資料溢位後,由於無符號減法特性,也不會出問題
  old_time_tick = sys_time_tick_ms;
  return data;
}

建議加上這樣的註釋,方便其他人維護,程式碼清晰易讀。就像switch語句,合併處理某些情況是,最好新增備註。

switch (data){
  case:0
  case:1//0和1情況一樣,合併處理
    /*do some thing*/
    break;
  case:2
    /*do some thing*/
    break;
  default:
    break;
}

總結兩點:

1、測試對應開發環境下是否有問題

2、養成良好習慣,寫清楚註釋

 

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