C语言中使用pow函数导致循环长度缩短、无法调用menu的原因是什么

你遇到的程序卡住问题是几个错误叠加导致的，核心原因如下：

• 首先pow是浮点数计算函数，返回值为double类型，存在两个严重问题：
  1. 精度丢失：double只有53位有效尾数，大于2^53的整数无法被精确表示，计算结果会出现偏差
  2. 溢出风险：当loop值大于1023时，pow(2, loop)已经超出了double的最大可表示范围，会返回正无穷inf，将inf转为int属于C语言标准定义的未定义行为，绝大多数编译环境下会得到32位int的边界值（最大值2147483647或者最小值-2147483648）
• 其次你的prime_check函数存在两个设计缺陷：
  1. 没有做输入合法性校验：质数定义是大于1的自然数，你没有对传入的负数、小于2的数做拦截，直接进入循环逻辑
  2. 循环条件存在整数溢出风险：当传入的num是2147483647（32位int最大值）时，循环变量i增加到46341时，i*i的计算结果为2147488281，超出32位int的最大值，整数溢出后会变为负数，此时i*i <= num（负数永远小于正数）的条件永远成立，程序直接进入死循环，这就是你看到程序卡住的根本原因
• 额外逻辑错误：梅森素数的定义是2^p -1形式的素数，要求p本身必须是素数，你现在不管p是不是素数都计算2^p -1，完全没有必要，且当p大于31时，2^p -1已经超出了32位int的存储范围，就算不用pow也无法正确存储。

你可以按照以下步骤修改代码即可解决问题：

1. 给prime_check函数增加输入校验，同时修改循环条件避免乘法溢出：

int prime_check(int num) {
    // 增加参数合法性校验，小于等于1的数直接返回0
    if (num <= 1) return 0;
    int i, is_prime = 1;
    // 把i*i <= num改成i <= num /i，避免乘法溢出
    for (i = 2; i <= num / i; i++) {
        if (num % i == 0) {
            is_prime = 0;
            // 找到因数后直接break，没必要继续循环
            break;
        }
    }
    return is_prime;
}

2. 替换pow函数的整数幂计算，先判断范围再处理：

// 把marsenne=prime_check(pow(2, loop)-1)替换成以下逻辑
int marsenne = 0;
if (loop < 31 && prime_check(loop)) { // 32位int下2^31已经溢出，且梅森素数要求p本身是素数
    int mersenne_num = (1 << loop) - 1;
    marsenne = prime_check(mersenne_num);
}

3. 额外可以删除prime_total里给非素数的关联标志位清零的重复逻辑，因为前面计算的时候如果loop不是素数，marsenne等变量已经是0了，没必要重复赋值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Punz