IF 语句的工作方式相反

Question

我有一个子例程ran_init ( length )，其中一条IF语句工作不正确。

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下面的代码是我的原始代码的高度简化版本：

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MODULE ran_state\nUSE nrtype\nIMPLICIT NONE\n\nINTEGER, PARAMETER :: K4B = SELECTED_INT_KIND ( 9 )\nINTEGER ( K4B ), PARAMETER :: hg = HUGE ( 1_K4B ), hgm = -hg, hgng = hgm - 1\nINTEGER ( K4B ), SAVE :: lenran = 0\n\nCONTAINS\n\nSUBROUTINE ran_init ( length )\nUSE nrtype; USE nrutil, ONLY: nrerror\nIMPLICIT NONE\n\nINTEGER ( K4B ), INTENT ( IN ) :: length\nINTEGER ( K4B ) :: hgt\n\nIF ( length < lenran ) RETURN\nhgt = hg\nPRINT *, hgt, hgt + 1, hgng, hgt + 1 - hgng\nIF ( hgt + 1 .NE. hgng ) CALL nrerror ( \'ran_init: arith assump 3 fails\' )\n\nEND SUBROUTINE\n\nEND MODULE ran_state\n

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此代码返回结果：

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  2147483647 -2147483648 -2147483648           0\n nrerror: ran_init: arith assump 3 fails\nSTOP program terminated by nrerror\n

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可以看出，值hgt + 1和hgng彼此相等，但在IF语句中这些值被解释为不相等。

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为什么会发生这种情况？

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UPD \xe2\x84\x961\n一些技术细节：

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1. 我用作gfortran编译器
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2. 命令gfortran --version返回
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GNU Fortran (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 5.4.0 20160609\n

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3. 我用标志编译我的程序
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-O2 -Wall -Wextra -fbacktrace -fcheck=all -g -o\n

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具有一定程度的优化不会影响结果。

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4. 我的操作系统是 Ubuntu 16.04LTS 64 位
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UPD \xe2\x84\x962

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我不知道为什么，但如果创建一个新变量，例如hgtp类型INTEGER ( K4B )和替换行

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hgt = hg\nPRINT *, hgt, hgt + 1, hgng, hgt + 1 - hgng\nIF ( hgt + 1 .NE. hgng ) CALL nrerror ( \'ran_init: arith assump 3 fails\' )\n

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有线条

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hgt = hg\nhgtp = hgt + 1\nPRINT *, hgt, hgt + 1, hgng, hgt + 1 - hgng\nIF ( hgtp .NE. hgng ) CALL nrerror ( \'ran_init: arith assump 3 fails\' )\n

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IF 语句开始将条件解释hgtp .NE. hgng为 true。

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Answer 1

您遇到了整数溢出，这是 Fortran 中未定义的操作。这意味着 Fortran 处理器（编译器和运行时）可以做任何它喜欢的事情，比如做一些或多或少的随机计算，用错误消息中止编译，在运行时用错误消息中止程序，或者启动火箭发动第三次世界大战。

这意味着如果发生整数溢出，您不能依赖某些特定行为。一般来说，假设没有发生溢出，编译器会尽可能快地优化代码（因为这是未定义的行为，程序员有责任确保程序不会进入这种状态）。

此外，这里有两种溢出：

• hgt + 1有点明显，因为hgt等于HUGE()。
• hgm - 1也是溢出。这不是使用整数的补码表示的硬件上的溢出（实际上，现在所有的硬件都可能是博物馆藏品之外的），但是 Fortran 型号是对称的，所以在 Fortran 标准中这是一个溢出，并且再次，所有的赌注都落空了。

（上面假设您正在运行的系统上，默认整数与K4B当今大多数系统具有相同的类型，除非您使用某些-fdefault-integer-8或此类选项）