c++ - 在 C/C++ 中允许有符号整数溢出

Question

我希望有符号整数在它们变得太大时溢出。如果不使用下一个最大的数据类型（或者当我已经在 int128_t 时），我如何实现这一点？

例如，使用 8 位整数 19*12 通常是 260，但我想要1 11 10 01 00截断第 9 位的结果，即 -27。

Answer 1

有符号溢出在 C 中是未定义的，这是真实的。

一种解决方案如下：

signed_result = (unsigned int)one_argument + (unsigned int)other_argument;

上述解决方案在从unsigned到的最终转换中涉及实现定义的行为，int但不调用未定义的行为。对于大多数编译平台的实现定义选择，结果正是您期望的二进制补码结果。

最后，针对众多平台之一的优化编译器，在这些平台上，实现定义的选择会强制编译器为您提供您期望的行为，并将上述代码编译为明显的汇编指令。

或者，如果您使用 gcc，那么选项-fwrapv/-fno-strict-overflow可能正是您想要的。它们为签名溢出环绕的标准提供了额外的保证。我不确定两者之间的区别。

Answer 2

只要您可以访问与您的unsigned类型具有相同宽度的signed类型（即多一个值位），就可以以正确的标准 C 方式执行此操作。演示int64_t：

int64_t mult_wrap_2scomp(int64_t a, int64_t b)
{
    uint64_t result = (uint64_t)a * (uint64_t)b;

    if (result > INT64_MAX)
        return (int64_t)(result - INT64_MAX - 1) - INT64_MAX - 1;
    else
        return (int64_t)result;
}

这不会产生任何有问题的中间结果。

Answer 3

根据 C 和 C++ 标准，有符号整数溢出是未定义的。如果不考虑特定平台，就无法完成您想要的。

Answer 4

您可以围绕 int 创建一个目标包装器，但这会涉及大量开销代码。

Answer 5

假设二进制补码有符号整数算术（如今这是一个合理的假设），对于加法和减法，只需转换为无符号数即可进行计算。对于乘法和除法，确保操作数为正数，强制转换为无符号，计算并调整符号。

Answer 6

听起来您想做无符号整数运算，然后将结果填充到有符号整数中：

unsigned char a = 19;
unsigned char b = 12;

signed char c = (signed char)(a*b);

应该给你你正在寻找的东西。如果没有，请告诉我们。

Answer 7

使用更大的数据类型。使用GMP，您将拥有您可能需要的所有空间。