什么是避免整数溢出在 C++ 中将 unsigned int 转换为 int 的有效方法？答案

【问题标题】：What's an efficient way to avoid integer overflow converting an unsigned int to int in C++?什么是避免整数溢出在 C++ 中将 unsigned int 转换为 int 的有效方法？
【发布时间】：2011-03-02 02:45:24
【问题描述】：

以下是在 C++ 中将 unsigned int 转换为 int 的有效且无问题的方法吗：

#include <limits.h>
void safeConvert(unsigned int passed) 
{
    int variable = static_cast<int>(passed % (INT_MAX+1)); 
    ...
}

或者有更好的方法吗？

更新

正如 James McNellis 所指出的，将 unsigned int > INT_MAX 分配给整数并不是未定义的——而是由实现定义的。因此，这里的上下文现在特别是我的偏好是确保当 unsigned int 超过 INT_MAX 时此整数重置为零。

原始上下文

我有许多 unsigned int 用作计数器，但希望在特定情况下将它们作为整数传递。

在正常操作下，这些计数将保持在 INT_MAX 的范围内。但是，为了避免在发生异常（但有效）情况时遇到 ~~undefined~~ 实现特定的行为，我希望在这里进行一些有效的转换。

【问题讨论】：

应该是safeConvert？那么，当输入大于 INT_MAX 时，您希望发生什么？在这种情况下你想设置一些标志吗？
虽然有符号运算期间的溢出会产生未定义的行为，但转换为有符号整数类型不会：如果值不能由目标类型表示，则结果是实现定义的。
@Hamish 感谢您的拼写错误。当输入大于 INT_MAX 时，最好确保 int 值 > 0。
@James 好点，所以从技术上讲，这项任务在没有任何卫生条件的情况下是有效的。所以这里的问题更多是关于我对发生溢出时的值的偏好？
我会使用 if，但我猜这只是我自己

标签： c++ visual-c++ overflow integer-overflow

【解决方案1】：

这也应该有效：

int variable = passed & INT_MAX;

【讨论】：

@Jerry：我通常发现写代码比解释要快。代码更密集更简洁，打字速度在某种程度上是限制因素，至少对我来说是这样。
这个解决方案虽然简洁，但正在利用 INT_MAX 的实现相关属性（通常定义为 2**n - 1）。 OP 的具体目标是避免实现定义的行为。最好通过使用类似 typedef char Test[((INT_MAX + 1u) & ((INT_MAX + 1u) - 1)) == 0]; first ;) 来检查这个属性
@decltype：我认为这个属性是普遍正确的。但我确实考虑过。无论 INT_MAX+1 是否为 2 的幂，此公式都会将每个整数映射到 (0..INT_MAX) 范围内。
现在这是一个我不考虑自我记录的代码示例（关于 cmets 是否无用存在很大的争论）。
@Hamish：是的。我们确实希望那些使用代码的人做的不仅仅是剪切+粘贴到他们的项目中。他们应该添加 cmets、修复变量名称、调整样式，并做任何其他必要的事情来满足他们的项目要求。如果他们对编写该文档的理解不够充分，可以在此处发表评论并询问。

【解决方案2】：

在正常操作下，这些计数将保持在 INT_MAX 的范围内。但是，如果发生异常（但有效）的情况，为了避免遇到未定义的行为，我希望在这里进行一些有效的转换。

高效转换成什么？如果 int 和 unsigned int 的所有共享值都对应，并且您希望其他无符号值（例如 INT_MAX + 1）各自具有不同的值，则只能将它们映射到负整数值。这是默认完成的，可以使用static_cast<int>(my_unsigned) 明确请求。否则，您可以将它们全部映射到 0、-1 或 INT_MIN，或丢弃高位...最简单的方法是：if (my_unsigned > INT_MAX) my_unsigned = XXX 或 ...my_unsigned &= INT_MAX 清除高位。但是如果int 溢出，被调用的函数会正常工作吗？也许更好的解决方案是从 64 位整数开始？

【讨论】：