用“UL”避免Keil C51大整数常量运算溢出错误

2010-06-06 14:35

主题词：常量运算；溢出；类型转换；类型后缀

Keil C51是与ANSI C兼容的编译器，ANSI C规范规定十进制整数常量的默认数据类型是int、long int和unsigned long int的其中一种，对给定的常量是其中的哪一种要看这个常量的实际大小，如果常数在-32768～32767之间则按int类型处理，如果按int类型处理会溢出就考虑long int或更大的数据类型unsigned long int。总之，编译器总是按尽可能的原则指定常量的类型。

但这一原则并不总能奏效，当两个常量做运算时就可能导致溢出。如：

#define SYSCLK                        22118400    // SYSCLK in Hz (22.1184 MHz external crystal oscillator)
#define SLIDER_REST_TIME    100              // in ms,slider rest time
#define REST_DELAY               SYSCLK * SLIDER_REST_TIME / (65536 * 1000)

unsigned char i;
i = REST_DELAY;

在keil c51中运行i为0xE1，即225，并不是期望的结果22118400 * 100 / (65536 * 1000) = 33.75，取整为33。原因分析如下：
宏替换后为：i = 22118400 * 100 / (65536 * 1000);，编译器首先为22118400定义类型，因为22118400不在int的表示范围内，而在long int的范围-2147483648～2147483647内，所以22118400按long int类型处理，在做乘积运算时100被自动按long int处理，22118400 * 100将按两带符号长整型常量进行运算，运算结果仍为带符号长整型，结果写成十六进制是0x83D60000，其十进制是-2083127296，显然出现了溢出错误。keil编译器并没有给出任何错误或警告提示信息（VC++6.0还给出警告warning C4307: '*' : integral constant overflow），继续进行下一个运算65536 * 1000，结果为带符号长整型，十六进制为0x3E80000，十进制为65536000，最后按两长整型除法计算-2083127296 / 65536000，结果为0xFFFFFFE1，由于i为字符类型，取0xFFFFFFE1的最低有效字节为0xE1赋值给i，i的最终值为0xE1。

解决这种溢出错误的方法用C语言的一个术语就是“提升”（promotion），拿上例来说就是将22118400指定为无符号长整型，即：

#define SYSCLK                        22118400UL

注：虽然只要将22118400、100、65536和1000四个常数中的一个指定为无符号长整型即可得到正确的结果，但考虑到可读性及规范性，应选择大整数指定其类型。

小结：按C51编译器的默认类型整数常量运算可能出现溢出错误，对大整数应指定其数据类型以避免出现可能的运算错误。