Scheme Guile方案解释器中奇怪的乘法行为

我在OSX上的

guile1.8.8

解释器中练习Scheme。我注意到了一些有趣的事情

这是一个函数，它基本上是进行求幂运算的

 (define (square x) (* x x))
 (define (even? x) (= (remainder x 2) 0))
 (define (expt b n) 
      (cond ((= n 0) 1)
        ((even? n) (square (expt b (/ n 2))))
        (else (* b (expt b (- n 1))))
      ))

如果我尝试一些输入

 > (expt 2 10)
 1024
 > (expt 2 63)
 9223372036854775808

奇怪的是：

 > (expt 2 64)
 0

更奇怪的是，直到

n=488

它一直保持在

0

：

 > (expt 2 487)
 0
 > (expt 2 488)
 79916762888089401123.....
 > (expt 2 1000)
 1071508607186267320948425049060....
 > (expt 2 10000)
 0

当我用在线解释器尝试这段代码时，它的工作原理与预期的一样。那么，诡计到底出了什么问题

---

（注意：在某些方言中，

余数

函数称为

mod

）

我无法在运行Arch时重现您的结果

以下是我的终端会话日志：

$ uname -r
3.6.10-1-ARCH
$ guile --version
Guile 1.8.8
Copyright (c) 1995, 1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation
Guile may be distributed under the terms of the GNU General Public Licence;
certain other uses are permitted as well.  For details, see the file
`COPYING', which is included in the Guile distribution.
There is no warranty, to the extent permitted by law.
$ guile
guile> (define (square x) (* x x))
guile> (define (even? x) (= (remainder x 2) 0))
guile> (define (expt b n)
        (cond ((= n 0) 1)
            ((even? n) (square (expt b (/ n 2))))
            (else (* b (expt b (- n 1))))))
guile> (expt 2 10)
1024
guile> (expt 2 64)
18446744073709551616
guile> (expt 2 487)
399583814440447005616844445413525287135820562261116307309972090832047582568929999375399181192126972308457847183540047730617340886948900519205142528
guile> (expt 2 488)
799167628880894011233688890827050574271641124522232614619944181664095165137859998750798362384253944616915694367080095461234681773897801038410285056
guile> (expt 2 1000)
10715086071862673209484250490600018105614048117055336074437503883703510511249361224931983788156958581275946729175531468251871452856923140435984577574698574803934567774824230985421074605062371141877954182153046474983581941267398767559165543946077062914571196477686542167660429831652624386837205668069376
guile> (expt 2 10000)
19950631168807583848837421626835850838234968318861924548520089498529438830221946631919961684036194597899331129423209124271556491349413781117593785932096323957855730046793794526765246551266059895520550086918193311542508608460618104685509074866089624888090489894838009253941633257850621568309473902556912388065225096643874441046759871626985453222868538161694315775629640762836880760732228535091641476183956381458969463899410840960536267821064621427333394036525565649530603142680234969400335934316651459297773279665775606172582031407994198179607378245683762280037302885487251900834464581454650557929601414833921615734588139257095379769119277800826957735674444123062018757836325502728323789270710373802866393031428133241401624195671690574061419654342324638801248856147305207431992259611796250130992860241708340807605932320161268492288496255841312844061536738951487114256315111089745514203313820202931640957596464756010405845841566072044962867016515061920631004186422275908670900574606417856951911456055068251250406007519842261898059237118054444788072906395242548339221982707404473162376760846613033778706039803413197133493654622700563169937455508241780972810983291314403571877524768509857276937926433221599399876886660808368837838027643282775172273657572744784112294389733810861607423253291974813120197604178281965697475898164531258434135959862784130128185406283476649088690521047580882615823961985770122407044330583075869039319604603404973156583208672105913300903752823415539745394397715257455290510212310947321610753474825740775273986348298498340756937955646638621874569499279016572103701364433135817214311791398222983845847334440270964182851005072927748364550578634501100852987812389473928699540834346158807043959118985815145779177143619698728131459483783202081474982171858011389071228250905826817436220577475921417653715687725614904582904992461028630081535583308130101987675856234343538955409175623400844887526162643568648833519463720377293240094456246923254350400678027273837755376406726898636241037491410966718557050759098100246789880178271925953381282421954028302759408448955014676668389697996886241636313376393903373455801407636741877711055384225739499110186468219696581651485130494222369947714763069155468217682876200362777257723781365331611196811280792669481887201298643660768551639860534602297871557517947385246369446923087894265948217008051120322365496288169035739121368338393591756418733850510970271613915439590991598154654417336311656936031122249937969999226781732358023111862644575299135758175008199839236284615249881088960232244362173771618086357015468484058622329792853875623486556440536962622018963571028812361567512543338303270029097668650568557157505516727518899194129711337690149916181315171544007728650573189557450920330185304847113818315407324053319038462084036421763703911550639789000742853672196280903477974533320468368795868580237952218629120080742819551317948157624448298518461509704888027274721574688131594750409732115080498190455803416826949787141316063210686391511681774304792596709376
guile> (exit)

---

我可以在OS X上重现guile 2.0.6的问题。它归结为：

> (* 4294967296 4294967296)
$1 = 0

我的猜测是guile使用本机int类型存储小的数字，然后在本机int太小时切换到bignums，由GNUMP支持。可能在这种特殊情况下，检查失败，计算溢出本机int

有趣的是，下面的循环显示2^32和2^60之间的平方幂等于0：

(let loop
    ((x 1)
     (exp 0))
  (format #t "(2^~s) ^ 2 = ~s\n" exp (* x x))
  (if (< exp 100)
      (loop (* 2 x) (+ 1 exp))))

---

我最近在Guile2.0中发现了这个bug。当C编译器开始优化溢出检查时，该错误就出现了，其理论是，如果发生有符号整数溢出，则行为是未指定的，因此编译器可以执行任何它喜欢的操作。

为什么（expt 2 64）有两次，第一次是0，然后没有（79916762888089401123…）尝试将您的

expt

重命名为

my expt

。为了排除任何关于问题是您的

expt

还是内置的

expt

的混淆。通常

余数

和

模

对负数的作用不同。您的代码将（expt 2 488）计算为（expt 2 244）的平方。由于（expt 2 488）没有被报告为零，我敢打赌，你看到的是一个奇怪的显示，而不是计算。如果您要求类似（zerop（expt 2 100））的内容，会发生什么情况？如果有用，请提供更多信息：我刚刚在guile 1.8.8中在运行FreeBSD的x64机器上尝试了这一点，一切正常。ahmet alp balkan，你的机器是64位的吗？（最新的Mac电脑是。）如果是这样的话，也许问题在某种程度上是特定于OSX的。那么为什么2^488工作正常，但在2^（64..487）范围内什么都没有？2^65也不起作用，这可能是因为2^64被解释为0，但在2^488处会发生什么变化？另外，

（*4294967297 4294967295）

给出-1，

（*4294967296 4294967295）

给出-4294967296和

（*4294967297 4294967297）

给出8589934593。这是自制的Guile 1.8.8版本。Mark，我只是想澄清一下，你的意思是你已经验证了这个错误是问题的原因吗？我问的原因是Guile乘法中的一个错误似乎实际上不会导致这些症状（除非它取决于调用堆栈的深度，或者涉及未初始化的内存，或者诸如此类的东西——这不是您修复的bug的情况）。因为（expt 2 488）是通过执行（expt 2 244）并平方结果来计算的——所以如果（expt 2 244）真的返回零，（expt 2 488）如何给出正确的（bignum）回答？我们确定（expt 2 244）返回了0吗？有人能确认一下吗？如果是这样的话，那么我同意Gareth的说法，这个bug很可能出现在number->string中。因为bignums Guile使用GNU MP的mpz_get_str，所以如果它是一个bignum显示bug，我很想看看“make check”的结果对于自制的GNU MP版本。尝试使用-fwrapv编译GNU MP和Guile也是值得的。英雄来了！谢谢！我在一个非常简单的语句中观察到了这种不良行为，如

（*10000 1000000000000000000000）

。

(2^0) ^ 2 = 1
(2^1) ^ 2 = 4
(2^2) ^ 2 = 16
(2^3) ^ 2 = 64
(2^4) ^ 2 = 256
(2^5) ^ 2 = 1024
(2^6) ^ 2 = 4096
(2^7) ^ 2 = 16384
(2^8) ^ 2 = 65536
(2^9) ^ 2 = 262144
(2^10) ^ 2 = 1048576
(2^11) ^ 2 = 4194304
(2^12) ^ 2 = 16777216
(2^13) ^ 2 = 67108864
(2^14) ^ 2 = 268435456
(2^15) ^ 2 = 1073741824
(2^16) ^ 2 = 4294967296
(2^17) ^ 2 = 17179869184
(2^18) ^ 2 = 68719476736
(2^19) ^ 2 = 274877906944
(2^20) ^ 2 = 1099511627776
(2^21) ^ 2 = 4398046511104
(2^22) ^ 2 = 17592186044416
(2^23) ^ 2 = 70368744177664
(2^24) ^ 2 = 281474976710656
(2^25) ^ 2 = 1125899906842624
(2^26) ^ 2 = 4503599627370496
(2^27) ^ 2 = 18014398509481984
(2^28) ^ 2 = 72057594037927936
(2^29) ^ 2 = 288230376151711744
(2^30) ^ 2 = 1152921504606846976
(2^31) ^ 2 = 4611686018427387904
(2^32) ^ 2 = 0
(2^33) ^ 2 = 0
(2^34) ^ 2 = 0
(2^35) ^ 2 = 0
(2^36) ^ 2 = 0
(2^37) ^ 2 = 0
(2^38) ^ 2 = 0
(2^39) ^ 2 = 0
(2^40) ^ 2 = 0
(2^41) ^ 2 = 0
(2^42) ^ 2 = 0
(2^43) ^ 2 = 0
(2^44) ^ 2 = 0
(2^45) ^ 2 = 0
(2^46) ^ 2 = 0
(2^47) ^ 2 = 0
(2^48) ^ 2 = 0
(2^49) ^ 2 = 0
(2^50) ^ 2 = 0
(2^51) ^ 2 = 0
(2^52) ^ 2 = 0
(2^53) ^ 2 = 0
(2^54) ^ 2 = 0
(2^55) ^ 2 = 0
(2^56) ^ 2 = 0
(2^57) ^ 2 = 0
(2^58) ^ 2 = 0
(2^59) ^ 2 = 0
(2^60) ^ 2 = 0
(2^61) ^ 2 = 5316911983139663491615228241121378304
(2^62) ^ 2 = 21267647932558653966460912964485513216
(2^63) ^ 2 = 85070591730234615865843651857942052864
(2^64) ^ 2 = 340282366920938463463374607431768211456
(2^65) ^ 2 = 1361129467683753853853498429727072845824
(2^66) ^ 2 = 5444517870735015415413993718908291383296
(2^67) ^ 2 = 21778071482940061661655974875633165533184
(2^68) ^ 2 = 87112285931760246646623899502532662132736
(2^69) ^ 2 = 348449143727040986586495598010130648530944
(2^70) ^ 2 = 1393796574908163946345982392040522594123776
(2^71) ^ 2 = 5575186299632655785383929568162090376495104
(2^72) ^ 2 = 22300745198530623141535718272648361505980416
(2^73) ^ 2 = 89202980794122492566142873090593446023921664
(2^74) ^ 2 = 356811923176489970264571492362373784095686656
(2^75) ^ 2 = 1427247692705959881058285969449495136382746624
(2^76) ^ 2 = 5708990770823839524233143877797980545530986496
(2^77) ^ 2 = 22835963083295358096932575511191922182123945984
(2^78) ^ 2 = 91343852333181432387730302044767688728495783936
(2^79) ^ 2 = 365375409332725729550921208179070754913983135744
(2^80) ^ 2 = 1461501637330902918203684832716283019655932542976
(2^81) ^ 2 = 5846006549323611672814739330865132078623730171904
(2^82) ^ 2 = 23384026197294446691258957323460528314494920687616
(2^83) ^ 2 = 93536104789177786765035829293842113257979682750464
(2^84) ^ 2 = 374144419156711147060143317175368453031918731001856
(2^85) ^ 2 = 1496577676626844588240573268701473812127674924007424
(2^86) ^ 2 = 5986310706507378352962293074805895248510699696029696
(2^87) ^ 2 = 23945242826029513411849172299223580994042798784118784
(2^88) ^ 2 = 95780971304118053647396689196894323976171195136475136
(2^89) ^ 2 = 383123885216472214589586756787577295904684780545900544
(2^90) ^ 2 = 1532495540865888858358347027150309183618739122183602176
(2^91) ^ 2 = 6129982163463555433433388108601236734474956488734408704
(2^92) ^ 2 = 24519928653854221733733552434404946937899825954937634816
(2^93) ^ 2 = 98079714615416886934934209737619787751599303819750539264
(2^94) ^ 2 = 392318858461667547739736838950479151006397215279002157056
(2^95) ^ 2 = 1569275433846670190958947355801916604025588861116008628224
(2^96) ^ 2 = 6277101735386680763835789423207666416102355444464034512896
(2^97) ^ 2 = 25108406941546723055343157692830665664409421777856138051584
(2^98) ^ 2 = 100433627766186892221372630771322662657637687111424552206336
(2^99) ^ 2 = 401734511064747568885490523085290650630550748445698208825344
(2^100) ^ 2 = 1606938044258990275541962092341162602522202993782792835301376