在C / C ++中允许有符号整数溢出

Question

我希望签名整数在它们变得太大时溢出。如何在不使用下一个最大数据类型的情况下（或者当我已经在int128_t时）实现这一目标？

例如，使用8位整数19 * 12通常为260，但我希望结果1 11 10 01 00与第9位截止，因此-27。

Answer 1

在C和that's for real中未定义有符号溢出。

一个解决方案如下

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

上述解决方案涉及从unsigned到int的最终转换中的实现定义行为，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，结果正是您期望的两个补码结果。

最后，an optimizing compiler for one of the numerous platforms on which implementation-defined choices force the compiler to give you the behavior you expect将上面的代码编译成明显的汇编指令。

或者，如果您使用的是gcc，那么选项-fwrapv / -fno-strict-overflow可能就是您想要的。它们提供了有关签名溢出的标准的额外保证。我不确定两者之间的区别。

Answer 2

根据C和C ++标准，未定义有符号整数溢出。没有特定的平台，没有办法实现你想要的。

Answer 3

您可以在int周围创建一个目标包装器，但这将涉及相当多的开销代码。

Answer 4

听起来你想做无符号整数运算，然后将结果填充到有符号整数：

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

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

应该给你你想要的东西。如果没有，请告诉我们。

Answer 5

假设二进制补码有符号整数运算（这些天是合理的假设），对于加法和减法，只需转换为无符号进行计算。对于乘法和除法，确保操作数为正，转换为无符号，计算和调整符号。

Answer 6

只要您可以访问与unsigned类型宽度相同的signed类型（也就是说，还有一个值位），就可以以正确的标准C方式执行此操作。用int64_t演示：

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 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。