Question

假设我有一个名为T的类型名称，其大小始终为>= T2，两者都是无符号的。如何检查a类型的变量T是否适合T2而没有溢出，如果它不适合做其他操作？我已经尝试检查它是否变为负面，但我不确定这是否是正确的检查方式，如下所示：

T a = ...;
T2 b = a;
if(b < 0) // didn't fit
else // ok, fit

Answer 1

这不会奏效：如果T和T2未签名，b < 0将始终为假。

由于这两种类型都是无符号的，因此保证溢出会导致回绕（旁注：如果这些是带符号的类型，溢出会导致UB，尽管通常也会包围）。因此，您可以使用以下内容：

T a = ...;
T2 b = a;
if ((T) b != a) {
   /* didn't fit */
}
else { ... }

b周围的演员表并非绝对必要：如果sizeof(T)＆gt; sizeof(T2)，然后通常的算术转换会导致b在与T比较之前转换为a。但是，为了说清楚，我选择明确地将它留在那里。

根据C99第6.3.1.3节（见下面的评论），当无符号整数转换为更窄的无符号类型时会发生这种情况：

如果新类型是无符号的，则重复转换该值加或减一个可能的最大值以新类型表示，直到值在新范围内型

这意味着如果发生溢出，b在转换回a时将不等于T。这是该代码背后的基本原理。此外，它会少而不是a，因此如果您愿意，可以将!=切换为<。

或者，您可以在分配到b之前进行检查以确保其适合：

T a = ...;
T2 b;

if (a > (T2)-1) {
    /* won't fit */
}
else {
    /* fits */
}

(T2) -1是无符号类型T2可以容纳的最大值。如果a大于此值，那么它显然不适合b。要了解(T2) -1可移植且始终有效的原因，请参阅此问题：Is it safe to use -1 to set all bits to true?

Answer 2

T  a = ...;
T2 b = a;
if (b < a) // didn't fit
else // ok, fit

离你写的只有一个字节： - ）

这是有效的，因为对于无符号类型，溢出始终会生成较小的值，而比较只会将b转换为T，这是没有问题的。

来自C99标准（ 6.3.1.3有符号和无符号整数）：

[...]如果新类型是无符号的，则值为通过重复加或减一个转换而来在值之前可以在新类型中表示的最大值在新类型的范围内。

这也意味着Joseph Quinsey的解决方案是正确的：您始终可以将a与(T2)-1进行比较，保证这是无符号类型T2可以容纳的最大值：

if (a > (T2)-1)) // won't fit

请注意，标准从不谈论“尺寸”（除非在谈论sizeof时），以保持一般性。当然，我引用的迭代过程归结为可能在所有当代架构中截断高阶位，但你永远不知道......

Answer 3

由于T2未签名，因此if (b < 0)将不工作。以下应该没问题：

    T a = ...;
    T2 b;
    if (a > (T2)-1) // a won't fit into a T2
       //...
    else
       b = a; // safe, no overflow, value unchanged

您需要-1而不是~0，因为后者是int，如果T2宽于int，则无效。（但~0LL适用于所有常用类型。）

我认为对于无符号类型T2，其最大值始终为(T2)-1。从C99标准：

6.3.1.3有符号和无符号整数

1当整数类型的值转换为_Bool以外的另一个整数类型时，if   该值可以用新类型表示，不变。

2否则，如果新类型是无符号的，则通过重复添加或转换该值   减去一个可以在新类型中表示的最大值   直到该值在新类型的范围内。^49）

3否则，新类型已签名且值无法在其中表示;无论是   结果是实现定义的或引发实现定义的信号。

因此，例如，如果T2的最大值为10，那么(T2)-1会通过将11添加到-1进行评估，以获得{ {1}}，视情况而定。

另请参阅Question about C behaviour for unsigned integer underflow和Is it safe to assign -1 to an unsigned int to get the max value?以及Signed to unsigned conversion in C - is it always safe?。

Answer 4

我在这里放了一些伪代码来帮忙。您应该能够通过整理来从该伪代码中获得答案。

您要做的是检查所有＆gt;的位。 T2中的位数。如果其中任何一个为“1”，则无法将该特定T变量安全地存储在T2中。

// If T is an int (32 bits) and T2 is a char (8 bits):
// assume variable a is the integer in question.

int mask = 0;
for (int i = sizeof(T2); i < sizeof(T); ++i)
{
    int mask = 1 << i;
    if (a & mask)
    {
        // if this hits, we have a "1" in that bit, so the value cannot fit.
        return false;
    }
    return true;
}

如何检查值是否适合类型？

4 个答案: