Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
VC++: 77. C++ 숫자형 값이 범위를 벗어나는 경우의 출력 사례 모음 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 27635
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
 
(연관된 글이 1개 있습니다.)

C++ 숫자형 값이 범위를 벗어나는 경우의 출력 사례 모음

다음과 같은 질문이 있군요. ^^

질문있습니다.
; http://social.msdn.microsoft.com/Forums/ko-KR/2eaf476f-53ae-4a55-8867-799fdaaabec6?forum=visualcplusko

질문자의 코드로,

short i = 32768; unsigned short j = 65537;
float x = 1e39; float y = 1.23456e-46;
float fv = 1234567890.1234567890;
double dv = 1234567890.1234567890;

printf("i = %d  j = %d \n", i, j);
printf("x = %e  y = %e \n", x, y);
printf("fv = %30.25f \n", fv);
printf("dv = %30.25f \n", dv);

실행해 보면 다음과 같은 결과가 나옵니다.

i = -32768  j = 1
x = 1.#INF00e+000  y = 0.000000e+000
fv = 1234567936.0000000000000000000000000
dv = 1234567890.1234567000000000000000000

하나씩 따져볼까요?

의문 1) short 32768의 출력값이 왜 -32768일까?

C++에서 short형은 signed 타입으로 -32,768 ~ +32,767까지의 범위를 갖습니다. 그런데 그 범위를 넘어서는 32768을 대입했는데요. 32768은 2진수로 "1000 0000 0000 0000"인데, 이것이 2의 보수 표현으로는 -32,768값이 됩니다.

의문 2) unsigned short 65537의 출력값이 왜 1일까?

C++에서 unsigned short형은 0 ~ 65,535까지의 범위를 갖습니다. 그런데 그 범위를 넘어서는 65537을 대입했는데요. 65537은 2진수로 "1 0000 0000 0000 0001"인데, 16비트를 넘어서는 최상위 1비트가 절삭되어 결국 1의 값이 된 것입니다.

의문 3) float 1e39의 출력값이 왜 1.#INF00e+000일까?

(Visual) C++에서 float 형은 최대 3.402823466 E+38까지의 값을 표현할 수 있습니다. 그런데 그 범위를 넘어서는 1e39를 대입했는데요.

1e39의 숫자는 float 범위를 넘어서기 때문에 지수부가 이에 대해 0xff로 정해지므로 INF(inity)로 양의 무한을 나타내게 됩니다. 마찬가지로 -1e39값을 대입해 보면 역시 지수부가 0xff로 정해지고 INF(inity)로 음의 무한을 표현하게 됩니다.

의문 4) float 1.23456e-46의 출력값이 왜 0.000000e+000일까?

MSDN의 "Type float" 문서에 따르면 float형이 표현 가능한 최소 수는 1.175494351 E-38까지라고 하는데 직접 테스트 해본 결과 mantissa = 0x01, exponent = 0, sign = 0으로 설정된 수로 1.401298e-45까지 표현이 되었습니다. 그 이후로 넘어가는 수는 더 이상 표현이 불가능하므로 (즉, 그 이하의 값을 표현하기 위해서는 mantissa 값을 최종적으로 0으로 내려야 하기 때문에) 결과적으로 0에 수렴이 된 것입니다.

의문 5) float 1234567890.1234567890의 출력값이 왜 1234567936.0000000000000000000000000일까?

일단 소수점 이상의 수만으로도 mantissa 23비트가 표현할 수 있는 범위의 정밀도를 넘어서므로 소수점 이하의 수는 버리고 설명해 보겠습니다.

"1234567890."의 값을 2진수로 표현하면 "1001001100101100000001011010010"이 됩니다. 여기서 정규화를 하면 다음과 같이 됩니다.

    (+1) * 1001001100101100000001011010010
==> (+1) * 1.001001100101100000001011010010 * (2 ^ 30)
==> sign == 0 (0이면 +, 1이면 -)
    mantissa = 001001100101100000001011010010 (당연히 있는 최상위 1비트는 생략하고 표현)
    exponent = 30
==> sign == 0
    mantissa = 00100110010110000000101 1010010 (23비트이후 분리)
    exponent = 30 + 127(bias) == 157

==> sign == 0
    mantissa = 00100110010110000000101 == 0x132c05 (23비트이후 절삭)
    exponent = 157 == 0x9d

하지만 실제로 Visual C++ 2013에서 확인해 보면 mantissa가 0x132c06이 나옵니다.

#include "stdafx.h"

union Float_t
{
    int i;
    float f;
    struct
    {
        unsigned int mantissa : 23;
        unsigned int exponent : 8;
        unsigned int sign : 1;
    } parts;
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    float fv = 1234567890.;

    Float_t t;
    t.f = fv;

    printf("t.parts.mantissa == %d(== 0x%x)\n", t.parts.mantissa);
    printf("t.parts.exponent == %d\n", t.parts.exponent);
    printf("t.parts.sign == %d\n", t.parts.sign);

    return 0;
}

// 출력결과
t.parts.mantissa == 1256454(== 0x132c06)
t.parts.exponent == 157
t.parts.sign == 0

이건 순전히 가정이지만, 절삭되는 바로 하위 바이트가 1이기 때문에 아마도 반올림 식으로 해서 "00100110010110000000110"이 되어 0x132c06으로 되는 것이 아닌가 생각됩니다.

이를 확인하기 위해 반올림이 되지 않도록 바로 하위 바이트를 "100100110010110000000101 0010010"으로 숫자를 역구성해서 1234567826 값을 float로 나타내 보았습니다. 그랬더니 Visual C++에서도 이번에는 mantissa값이 0x132c05로 나타났습니다. 아무래도 23비트 이후의 값을 절삭만 하는 것이 아니라 반올림까지 하는 것으로 보입니다. (문서상으로 있을 듯 싶은데 찾지 못했습니다.)

어쨌든 1234567890.1234567890 실수값이 정규화를 거치면 sign == 1, mantissa == 00100110010110000000110, exponent == 157로 바뀝니다. 그럼 다시 이 값을 복원하면 어떻게 될까요?

    mantissa = 00100110010110000000110
==> mantissa = 100100110010110000000110  (최상위 1비트를 추가하고)
==> mantissa = 1.00100110010110000000110  (소수점 표현으로 복원하고)
==> mantissa = 1001001100101100000001100000000  (지수부 30승을 하면)
==> 1234567936

이렇게 값이 복원되는 것입니다. 이 원칙을 이해한다면 "double dv = 1234567890.1234567890;" 값이 "1234567890.1234567000000000000000000" 로 출력되는 것도 계산해낼 수 있습니다. double형에는 mantissa로 52비트가 할당되므로 "1234567890.123456"까지 표현할 수 있었던 것입니다.

이 정도면... 대충 이해가 되셨을 것 같군요. ^^




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/5/2024]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  [104]  105  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11325정성태10/14/201719310.NET Framework: 689. CLR 4.0 환경에서 DLL 모듈의 로드 주소(Base address) 알아내는 방법
11324정성태10/13/201720893디버깅 기술: 101. windbg - "*** WARNING: Unable to verify checksum for" 경고 없애는 방법
11322정성태10/13/201718293디버깅 기술: 100. windbg - .NET 4.0 응용 프로그램의 Main 메서드에 Breakpoint 걸기
11321정성태10/11/201719814.NET Framework: 688. NGen 모듈과 .NET Profiler
11320정성태10/11/201720610.NET Framework: 687. COR_PRF_USE_PROFILE_IMAGES 옵션과 NGen의 "profiler-enhanced images" [1]
11319정성태10/11/201728172.NET Framework: 686. C# - string 배열을 담은 구조체를 직렬화하는 방법
11318정성태10/7/201720940VS.NET IDE: 122. 비주얼 스튜디오에서 관리자 권한을 요구하는 C# 콘솔 프로그램 제작 [1]
11317정성태10/4/201726115VC++: 120. std::copy 등의 함수 사용 시 _SCL_SECURE_NO_WARNINGS 에러 발생
11316정성태9/30/201724163디버깅 기술: 99. (닷넷) 프로세스(EXE)에 디버거가 연결되어 있는지 아는 방법 [4]
11315정성태9/29/201740244기타: 68. "시작하세요! C# 6.0 프로그래밍: 기본 문법부터 실전 예제까지" 구매하신 분들을 위한 C# 7.0/7.1 추가 문법 PDF [8]
11314정성태9/28/201722022디버깅 기술: 98. windbg - 덤프 파일로부터 닷넷 버전 확인하는 방법
11313정성태9/25/201719314디버깅 기술: 97. windbg - 메모리 덤프로부터 DateTime 형식의 값을 알아내는 방법파일 다운로드1
11312정성태9/25/201722427.NET Framework: 685. C# - 구조체(값 형식)의 필드를 리플렉션을 이용해 값을 바꾸는 방법파일 다운로드1
11311정성태9/20/201716845.NET Framework: 684. System.Diagnostics.Process 객체의 명시적인 해제 권장
11310정성태9/19/201720273.NET Framework: 683. WPF의 Window 객체를 생성했는데 GC 수집 대상이 안 되는 이유 [3]
11309정성태9/13/201718399개발 환경 구성: 335. Octave의 명령 창에서 실행한 결과를 복사하는 방법
11308정성태9/13/201719443VS.NET IDE: 121. 비주얼 스튜디오에서 일부 텍스트 파일을 무조건 메모장으로만 여는 문제파일 다운로드1
11307정성태9/13/201721978오류 유형: 421. System.Runtime.InteropServices.SEHException - 0x80004005
11306정성태9/12/201720036.NET Framework: 682. 아웃룩 사용자를 위한 중국어 스팸 필터 Add-in
11305정성태9/12/201721531개발 환경 구성: 334. 기존 프로젝트를 Visual Studio를 이용해 Github의 신규 생성된 repo에 올리는 방법 [1]
11304정성태9/11/201718653개발 환경 구성: 333. 3ds Max를 Hyper-V VM에서 실행하는 방법
11303정성태9/11/201721960개발 환경 구성: 332. Inno Setup 파일의 관리자 권한을 제거하는 방법
11302정성태9/11/201718185개발 환경 구성: 331. SQL Server Express를 위한 방화벽 설정
11301정성태9/11/201717089오류 유형: 420. SQL Server Express 연결 오류 - A network-related or instance-specific error occurred while establishing a connection to SQL Server.
11300정성태9/10/201720960.NET Framework: 681. dotnet.exe - run, exec, build, restore, publish 차이점 [3]
11299정성태9/9/201719684개발 환경 구성: 330. Hyper-V VM의 Internal Network를 Private 유형으로 만드는 방법
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  [104]  105  ...