El programa [...] se "vuelve loco" al introducir un valor para num demasiado grande. Esto es debido, según he leído, a que al asignar un valor a num fuera del rango permitido para el tipo de datos int
Rango de un entero (int
).
El rango de un entero sin signo varía según la arquitectura del sistema. A día de hoy los sistemas pueden ser de 32 o 64 bits (muy raramente de 16), así que la cantidad de números que podrá almacenar un int
será:
- Para sistemas de 32 bits, 232: 4.294.967.296.
- Para sistemas de 64 bits, 264: 18.446.744.073.709.551.616.
Si los números se te están desbordando, apuesto a que estás trabajando en un sistema de 32 bits. Como estás usando un entero sin signo, la mitad de los valores se usarán para valores con signo y la otra mitad para valores sin signo, así que el mayor valor positivo que puedes almacenar será:
- Para sistemas de 32 bits: 2.147.483.647.
- Para sistemas de 64 bits: 9.223.372.036.854.775.807 .
¿Dónde se desborda tu valor?
Por lo que puedo ver con una rápida lectura de tu código, hay dos puntos en que puedes tener desbordamiento de un entero (int
).
- En la lectura:
cin >> num;
.
- En la multiplicación:
num = 3 * num + 1;
.
Lectura.
Si al leer introduces un valor mayor al que num
es capaz de almacenar, la variable num
obtendrá un valor extraño1 y en consecuencia todas las operaciones posteriores fallarán porque el valor inicial es erróneo.
Si usas una versión de compilador anterior a 1998 (no creo, pero hay que mencionarlo) std::cin
no escribe en la variable hasta que ha descodificado con éxito la entrada, así que en caso de fallo num
quedaría con el valor inicial. Como no le has dado valor inicial, el valor que tiene es indeterminado y en consecuencia todas las operaciones posteriores fallarán porque el valor inicial también es erróneo.
En ambos casos, si el valor introducido supera el rango de la variable en que se lee, podrás saber si la lectura ha fallado consultando el retorno de std::cin::fail
:
int num = 0;
cout << "Introduce un numero:" << '\t';
cin >> num;
if (cin.fail())
{
cout << "Hubo un fallo en la lectura!\n";
}
Multiplicación.
Puedes provocar un desbordamiento de valor entero al operar sobre el mismo. El entero (int
) es el tipo implícito de los literales numéricos y las operaciones que realizas.
Por ejemplo, si tienes un valor muy próximo al límite de valores del entero, al multiplicar por 3
seguro que obtienes un valor mayor a lo que num
puede almacenar. Esto provocará un desbordamiento y el valor resultante no tendrá sentido (se "volverá loco"), tampoco lo tendrán los valores resultantes tras operar con este valor.
Soluciones.
Cambia de int
a long long
.
Siempre habrá un límite hasta el que podrás operar con tipos básicos, pero si no estabas usando el tipo más grande permitido en tu compilador, cambia a un tipo mayor. El tipo long long
es de 64 bits y soportado por los compiladores C++ modernos más populares.
Usa una librería.
Si incluso un entero de 64 bits se te queda corto, hay una manera de superar las limitaciones de los tipos básicos. Podrías usar una librería de enteros largos o enteros de precisión múltiple. La librería Boost ofrece uno de estos tipos.
Memoria afectada.
¿tras un desbordamiento podría sobreescribirse alguna zona de memoria crucial para el funcionamiento del OS?
Las operaciones aritméticas con tipos numéricos no sobre-escriben memoria alguna, en el peor de los casos te darán valores erróneos pero nunca afectarán a la memoria circundante. La única manera de sobre-escribir memoria en C++ es mediante aritmética de punteros (que no es tu caso) y aún así, es difícil acceder a memoria crucial del sistema operativo ya que éste controla los accesos a memoria de las aplicaciones y si una intenta leer/escribir en un espacio que no tiene asignado, bloqueará dicho intento y la aplicación fallará.
1Si usas un compilador antiguo, num
no se modificaría. Los estándares más modernos intentan descodificar la entrada hasta el punto que el entero se desborda y dejan de descodificar en ese momento, el valor que queda en la variable es el resultado de ese intento.
cin.fail()
. Recuerda también que puedes usarlong long
como tipo para tener mayor rango de números.