檢測C中整數的溢出

Question

#include <stdio.h>

int reverse(int);
int reverse(int x) {
  int negative = 0;
  if (x < 0)
    negative = x;
  if (negative != 0) {
    x = 0 - x;
  }
  int y = 0, temp;
  while (x > 0) {
    temp = x % 10;
    x = x / 10;
    y = (y * 10) + temp;
  }
  if (negative == 0) {
    return y;
  } else {
    return 0 - y;
  }
}
int main() {
  int x, y;
  printf("Enter your number: \n");
  scanf("%d", &x);
  y = reverse(x);
  printf("The reversed number is: %d\n", y);
  return 0;
}

該程序反轉一個有符號整數。 我無法檢查受尊敬的整數y是否超出范圍。 我無法在溢出主題上弄清楚。 如果我要求編譯器使用scanf掃描整數並輸入超出整數范圍的整數，會發生什么？ 值在存儲時會發生變化嗎？

Answer 1

您似乎對溢出有兩個不同的問題。

1. 如何檢測整數運算中的溢出？
2. 如何在scanf等轉換函數中檢測ovetflow？

答案如下。

1. 沒有通用的方法，您必須根據具體情況進行操作。 例如，如果y <= INT_MAX / 10 ，則可以確保y * 10不會溢出。 關於... + temp同樣的事情。
2. 除了限制字段寬度和輸入范圍外， scanf和朋友沒有任何方法可以防止溢出（但是，如果您正在讀取小數，則不能將范圍限制為INT_MAX ）。 如果掃描的值不適合目標類型，則行為未定義。 安全地轉換確切范圍的字符串的唯一方法是與strtol和friends。 這些函數檢測溢出並相應地設置errno 。

Answer 2

在標准C中，溢出是一種例外情況 ，因此每個標准都不確定行為。 從N11570草案C11 6.5表達式第5節：

如果在表達式的求值過程中出現異常情況（即，如果結果沒有在數學上定義或不在其類型的可表示值范圍內），則行為不確定。

這意味着您不能以按標准定義的方式處理溢出。 話雖這么說，大多數編譯器只是保留結果的低階位以適合類型表示，而忽略最高階位。 這就是MSVC，gcc和clang所做的。

從現在開始，我將假設您的系統對已簽名的int使用int32_t （分別為int16_t或int64_t ），並且忽略了溢出。 它不是每個標准都必須執行的，但是很常見，這可能是您的系統所執行的。

您的代碼中可能有2次溢出。 首先是scanf函數：如@nm所言，如果輸入序列不適合該類型，則此函數族的行為沒有任何說明。 我將假定提交的數字可以作為帶符號的int接受（介於INT_MIN和INT_MAX之間）。 無論如何，讓用戶檢測到它是微不足道的：僅顯示x ：如果它不是剛剛鍵入的數字，則發生溢出。

第二個在這里：

y = (y * 10) + temp;

同樣，通過執行反向操作並控制一切都很好，可以很容易地測試是否有溢出：

int next = (y * 10) + temp;
if ((next < 0) || (y != (next - temp) / 10)) {
    // an overflow occured...
    ...

從理論上講，沒有什么可以保證否定一個正整數是一個有效的負整數，但這對於intXX_t類型是正確的，因此應該足以檢測到reverse函數中的溢出。