Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
VC++: 77. C++ 숫자형 값이 범위를 벗어나는 경우의 출력 사례 모음 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 21219
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
 




... 16  17  18  19  [20]  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13148정성태10/26/20225923오류 유형: 824. msbuild 에러 - error NETSDK1005: Assets file '...\project.assets.json' doesn't have a target for 'net5.0'. Ensure that restore has run and that you have included 'net5.0' in the TargetFramew
13147정성태10/25/20224978오류 유형: 823. Visual Studio 2022 - Unable to attach to CoreCLR. The debugger's protocol is incompatible with the debuggee.
13146정성태10/24/20225852.NET Framework: 2060. C# - Java의 Xmx와 유사한 힙 메모리 최댓값 제어 옵션 HeapHardLimit
13145정성태10/21/20226134오류 유형: 822. db2 - Password validation for user db2inst1 failed with rc = -2146500508
13144정성태10/20/20226025.NET Framework: 2059. ClrMD를 이용해 윈도우 환경의 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13143정성태10/19/20226551오류 유형: 821. windbg/sos - Error code - 0x000021BE
13142정성태10/18/20225835도서: 시작하세요! C# 12 프로그래밍
13141정성태10/17/20227146.NET Framework: 2058. [in,out] 배열을 C#에서 C/C++로 넘기는 방법 - 세 번째 이야기파일 다운로드1
13140정성태10/11/20226460C/C++: 159. C/C++ - 리눅스 환경에서 u16string 문자열을 출력하는 방법 [2]
13139정성태10/9/20226190.NET Framework: 2057. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 모든 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13138정성태10/8/20227559.NET Framework: 2056. C# - await 비동기 호출을 기대한 메서드가 동기로 호출되었을 때의 부작용 [1]
13137정성태10/8/20225886.NET Framework: 2055. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법
13136정성태10/7/20226445.NET Framework: 2054. .NET Core/5+ SDK 설치 없이 dotnet-dump 사용하는 방법
13135정성태10/5/20226722.NET Framework: 2053. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프를 분석하는 방법 - 두 번째 이야기
13134정성태10/4/20225409오류 유형: 820. There is a problem with AMD Radeon RX 5600 XT device. For more information, search for 'graphics device driver error code 31'
13133정성태10/4/20225766Windows: 211. Windows - (commit이 아닌) reserved 메모리 사용량 확인 방법 [1]
13132정성태10/3/20225694스크립트: 42. 파이썬 - latexify-py 패키지 소개 - 함수를 mathjax 식으로 표현
13131정성태10/3/20228475.NET Framework: 2052. C# - Windows Forms의 데이터 바인딩 지원(DataBinding, DataSource) [2]파일 다운로드1
13130정성태9/28/20225364.NET Framework: 2051. .NET Core/5+ - 에러 로깅을 위한 Middleware가 동작하지 않는 경우파일 다운로드1
13129정성태9/27/20225678.NET Framework: 2050. .NET Core를 IIS에서 호스팅하는 경우 .NET Framework CLR이 함께 로드되는 환경
13128정성태9/23/20228355C/C++: 158. Visual C++ - IDL 구문 중 "unsigned long"을 인식하지 못하는 #import파일 다운로드1
13127정성태9/22/20226842Windows: 210. WSL에 systemd 도입
13126정성태9/15/20227444.NET Framework: 2049. C# 11 - 정적 메서드에 대한 delegate 처리 시 cache 적용
13125정성태9/14/20227657.NET Framework: 2048. C# 11 - 구조체 필드의 자동 초기화(auto-default structs)
13124정성태9/13/20227466.NET Framework: 2047. Golang, Python, C#에서의 CRC32 사용
13123정성태9/8/20227821.NET Framework: 2046. C# 11 - 멤버(속성/필드)에 지정할 수 있는 required 예약어 추가
... 16  17  18  19  [20]  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...