聊聊資料溢位的事

Fireflycjd發表於2022-07-09

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函式的作用是的，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補碼來進行的，比如a-b，實質上是a補 + (-b補)。補碼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的補碼： 00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000101

-10的補碼：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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