如何在以下示例代码中处理成员函数中的大数乘法运算

Question

我正在按照教程和作业来计算盒子的体积。为此，编写了以下程序。

class Box
{
private:
    int length{ 0 }, breadth{ 0 }, height{ 0 };

public:
    Box() {};
    Box(int l, int b, int h) :length{ l }, breadth{ b }, height{ h } {};
    Box(Box& B) :length{ B.length }, breadth{ B.breadth }, height{ B.height } {};
    ~Box() {}

    int getLength()
    {
        return length;
    }
    int const getBreadth() { return breadth; }
    int const getHeight() { return height; }
    long long const CalculateVolume() { return static_cast<long long> (length * breadth * height);}

    bool operator<(Box& bx)
    {
        return (CalculateVolume() < bx.CalculateVolume());
    };

    friend std::ostream& operator<<(ostream& out, Box& bx)
    {
        out << bx.length << " " << bx.breadth << " " << bx.height;
        return out;
    }
};



int main()
{
    Box bx1(1039, 3749, 8473);
    std::cout << "Volume = " << bx1.CalculateVolume() << std::endl;


    // Define the values
    int value1 = 1039;
    int value2 = 3749;
    int value3 = 8473;

    // Multiply the values together
    long long result = static_cast<long long>(value1) * value2 * value3;

    // Output the result
    std::cout << "Result of multiplication: " << result << std::endl;



    return 0;
}

此处，体积计算不正确，并给出以下输出。

Volume = -1355615565

但是如果我将这三个值相乘，我就能得到正确的值。

Result of multiplication: 33004122803

似乎该值超出了数据类型的最大值，但我无法找出真正的原因。 Box 类的

CalculateVolume()

成员函数有什么问题。欢迎任何提示。

Answer 1

让我们首先观察到，在这两种情况下，三个变量都是

int

。接下来我们看一下两段代码：

• return static_cast<long long> (length * breadth * height);

• long long result = static_cast<long long>(value1) * value2 * value3;

在第一部分中，计算完全以变量的类型（

int

）执行，然后将结果转换为

long long

。这意味着在转换完成之前计算已完成并溢出。

在第二部分中，

value1

首先转换为

long long

，然后进行计算 - 但是当您将

int

和

long long

相乘时，则以更大的类型进行计算，因此不会发生溢出（因为结果确实符合

long long

）。

编辑：回复评论。

区别在于括号的位置：

cast(a) * b

与

cast(a * b)

。在您的评论中您仍然使用后一个版本：

long long const CalculateVolume() {
    long long result = static_cast<long long>(length * breadth * height);
    return result;
}

你也可以这样做：

long long const CalculateVolume() {
    long long temp = length;
    return temp * breadth * height;
}

重点是，当乘法中至少有一个操作数是

long long

时，那么整个计算都是以该类型完成的。