如何在C语言中检测包装计数器和大负值之间的差异

Question

为我的愚蠢道歉,因为这是我在这个论坛上的第一篇文章.我试图通过以下代码检测包装无符号32位计数器和大负跳转之间的区别,但编译器给我错误:

错误:由于数据类型的范围有限,比较始终为真[-Werror = type-limits]

这是我的代码片段:

#define MAX_BACKWARD_JUMP -4294959295 //UINT_MAX - 8000
#define MIN_BACKWARD_JUMP -3600
#define MAX_FORWARD_JUMP   4800000

signed int rtpDelta; //Signed 32-bit
unsigned int currRTPTs, prevRTPTs; //unsigned 32-bit

rtpDelta = currRTPTs - prevRTPTs;

  if ((rtpDelta > MAX_BACKWARD_JUMP && rtpDelta < MIN_BACKWARD_JUMP) 
        || (rtpDelta > MAX_FORWARD_JUMP))
        {
          printf("Delta in Timestamps too large\n",rtpDelta);
        }

这里的想法是在RTP时间戳中捕获无效的大型Deltas.我们有一个当前的TimeStamp和一个从对等RTP客户端接收的前一个Timestamp.RTP时间戳的无效值的边界限制是-4294959295 <rtpDelta <-3600,如果Delta小于-3600且大于-4294959295,它应该抛出错误,因为更接近UMAX_INT的值将被视为翻转.我在这做错了什么？

Answer 1

一般来说，如果您有两个无符号计数器a和b，其值在 0 和LIMIT-1之间（含 0 和 ），且数据类型能够表示2*LIMIT-1，则可以使用中间分割点的模算术：

difference = (a + LIMIT - b) % LIMIT;
if (difference <= LIMIT/2) {
    /* a = b + difference */
} else {
    /* b = a + (LIMIT - difference) */
}

通常是LIMIT2 的幂，在这种情况下，模运算符 ( % LIMIT) 可以替换为二进制 AND ( & (LIMIT-1))，这在当前处理器上要快得多。

对于 C，无符号整数类型在标准中定义为具有模运算（C99、C11 6.2.5p9），因此a - b使用任何无符号整数类型 fora和b将产生正确的结果，并且是头文件中定义LIMIT的相应宏。例如，Utype_MAX"limits.h"

const unsigned int  d = (unsigned int)a - (unsigned int)b;
if (d <= UINT_MAX/2)
    /* a >= b, a = b + d */
else
    /* a < b,  b = a + UINT_MAX - (d - 1) */

Answer 2

考虑：

unsigned int LowerBound = -3600u, UpperBound = 4800000u;

unsigned int difference = currRTPTs - prevRTPTs;

观察到，由于环绕， , , 的值LowerBound将-3600u是一个很大的正整数。现在，当数学差值（在不溢出的情况下计算）小于 -3600 一个合理的量时， 的值difference将是一个大整数，并且它将小于LowerBound。此外，如果差异没有变得太大（在负方向上），则将difference保持大于UpperBound。

同样，如果差异大于 4,800,000 且合理，则 的值difference将大于UpperBound。如果差异没有变得太大，那么它将保持小于LowerBound。

difference因此，在这两种情况下，当数学差异超出所需范围（但不是太多）时的值小于LowerBound和大于UpperBound：

if (difference < LowerBound && difference > UpperBound)
    printf("Delta in timestamps is outside acceptable bounds.\n");

请注意，当数学差异超过-3600u（即 4,294,967,296 - 3600）或小于 4,800,000 - 4,294,967,296 时，此操作将会失败。因此，当差异在 [-4,290,167,296, 4,294,963,696] 范围内时，测试有效。