C/C++ 无符号整数溢出答案

【问题标题】：C/C++ unsigned integer overflowC/C++ 无符号整数溢出
【发布时间】：2013-04-10 00:31:14
【问题描述】：

我正在阅读有关整数安全性的文章。这是链接： http://ptgmedia.pearsoncmg.com/images/0321335724/samplechapter/seacord_ch05.pdf

第166页说：

涉及无符号操作数的计算永远不会溢出，因为结果不能用得到的无符号整数表示类型被模减为比结果类型可以表示的最大值。

这是什么意思？感谢您的回复。

【问题讨论】：

那是……误导。它溢出了。但它以一种明确的方式这样做，即以他们解释的方式包装。
@harold：这是语义问题。例如，C++ 标准的作者说它不会溢出，因为模运算将结果保持在范围内；他们只使用该术语来描述有符号溢出，这是一个给出未定义行为的错误。
@harold 它来自 n1570 标准§6.2.5/9

标签： c++ c

【解决方案1】：

表示值“环绕”。

UINT_MAX + 1 == 0
UINT_MAX + 2 == 1
UINT_MAX + 3 == 2

..等等

正如链接所说，这就像模运算符：http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation

【讨论】：

我知道签名溢出是未定义的行为，但它不会太绕吗？
@0x499602D2 在大多数硬件上都可以，尽管编译器可以进行优化而不会。
它就像一个老式汽车里程表。如果它最多只能读取 999,999 英里，那么再多行驶一英里就会将其归零。
C++ 标准中的定义在哪里？

【解决方案2】：

没有溢出？

“溢出”在这里的意思是“产生一个不适合操作数的值”。因为应用了算术模，所以值总是适合操作数，因此不会溢出。

换句话说，在溢出实际发生之前，C++ 已经截断了值。

取模？

取一个值取模其他值意味着应用除法，然后取余数。

例如：

0 % 3 = 0  (0 / 3 = 0, remainder 0)
1 % 3 = 1  (1 / 3 = 0, remainder 1) 
2 % 3 = 2  (2 / 3 = 0, remainder 2)
3 % 3 = 0  (3 / 3 = 1, remainder 0)
4 % 3 = 1  (4 / 3 = 1, remainder 1)
5 % 3 = 2  (5 / 3 = 1, remainder 2)
6 % 3 = 0  (6 / 3 = 2, remainder 0)
...

这个模应用于无符号计算的结果，除数是该类型可以容纳的最大值。例如，如果最大值为 2^16=32768，则 32760 + 9 = (32760 + 9) % (32768+1) = 0。

【讨论】：

【解决方案3】：

这意味着您不能更改unsigned 计算的符号，但它仍然会产生意想不到的结果。假设我们有一个 8 位无符号值：

 uint8_t a = 42;

我们再加上 240：

 a += 240;

它不适合，所以你得到 26。

在 C 和 C++ 中明确定义了无符号数学，其中有符号数学在技术上要么是未定义的，要么是依赖于实现的，或者是其他一些“你不会期望可能发生的事情”的措辞（我不知道确切的措辞，但结论是“你不应该依赖有符号整数值的溢出行为”）

【讨论】：

措辞：“实现定义的行为”，当编译器应记录行为时，以及“未定义的行为”，编译器可以做他们想做的事。编辑：哦，“明确定义”在 C++ 用语中将是“明确定义”:)
我认为（至少）有第三个类似于“实施细节”，但我的意思是我不知道“不确定这里发生了什么”的哪个级别有符号整数数学最终会出现 - 它是否只允许“奇怪的结果”或“任何事情都可能发生”（例如，如果处理器有一个在整数溢出时触发的溢出陷阱会发生什么？）
“实现细节”在 C++ 用语中是“定义的实现”。在不审查标准的情况下，我认为溢出的有符号值会导致未定义的行为。
我的印象是有一个微妙的区别：“实现定义”意味着编译器生产者必须告诉你他们做了什么。 “实现细节”的意思是“由编译器生产者决定，不需要解释它是”。无论哪种方式，“不要溢出有符号整数”就是结论。
@phresnel，我明白，这是很久以前的事了，但是“无需解释”是“未指定的行为”，与“未定义”不同，它会产生合理的结果，但可能仍会有所不同。跨度>