Question

我目前正在学习C程序但是我遇到了一些奇怪的行为我期待一个结果，但是这样打印了两个结果

$ ./a.out
yes1 0x80000000
yes3 0x80000000

怎么可能呢？
我无法理解结果。

OS : x86_64 Ubuntu Linux
C compiler : gcc (Ubuntu/Linaro 4.8.1-10ubuntu9) 4.8.1

gcc -O2 weird.c

#include <stdio.h>

int main() {

    int i = 0x7fffffff;
    int ii = 0x0000000f;

    if ((i + 1) < ii)
        printf ("yes1 %#x\n", i + 1);

    if ((i + 1) == ii)
        printf ("yes2 %#x\n", i + 1);

    if ((i + 1) > ii)
        printf ("yes3 %#x\n", i + 1);

    return 0;
}

Answer 1

在你的情况下（i + 1）溢出整数变量的范围。

事实是，有符号的int变量上的溢出是ANSI标准中的未定义行为，因此严格来说它可能导致任何结果。您的编译器可能符合标准，但任何具有良好计算机理解能力的人都会期望变量会溢出到负值，因为计算机寄存器不会区分有符号/无符号范围。

以下是ANSI标准在Undefined behavior（以及其他情况）中所说的内容：

以下情况中的行为未定义：

算术运算无效（例如除数或模数为0）      或产生无法在空间中表示的结果      提供（例如溢出或下溢）（$ 3.3）。

另一方面，这对无符号类型无效：

涉及无符号操作数的计算可以永远不会溢出，因为结果无法表示结果无符号整数类型以模数减少一个大于可以表示的最大值得到无符号整数类型。

以下是推荐部分（$ 3.3表达式）中的相关部分：

如果在评估表达式期间发生异常（那个是，如果结果没有数学定义或不可表示），行为未定义。

Answer 2

在代码的所有情况下i+1正在生成有符号整数溢出，这是undefined behavior，这意味着程序可能会出现不可预测的行为。我们可以从draft C99 standard部分6.5 表达式段落 5 中看到（强调我的），这是未定义的：

如果在评估表达式期间发生异常情况（即，如果出现异常情况）结果在数学上未定义或不在其可表示值的范围内类型），行为未定义。

这也是C11标准草案中的相同部分。

一种可能的方法是使用clangs -fsanitize=undefined选项，这是clangs santizer suite部分我们得到以下运行时错误：

runtime error: signed integer overflow: 2147483647 + 1 cannot be represented in type 'int'
runtime error: signed integer overflow: 2147483647 + 1 cannot be represented in type 'int'
runtime error: signed integer overflow: 2147483647 + 1 cannot be represented in type 'int'
runtime error: signed integer overflow: 2147483647 + 1 cannot be represented in type 'int'

Answer 3

我认为你正在遇到一个优化器案例，编译器在这种情况下说整数，x+1>y可以更有效地计算为x>=y ...而且不幸的是，这通常是正确的，并且是对于无符号值总是如此，这个特殊情况下x + 1包裹为负值会打破这种假设。

但是，由于signed int overflow让我们进入了未定义行为的领域（请参阅@ Marian的回答），这不是错误的。只是出乎意料。

（考虑删除我的答案，但由于它说明了两项测试都是如此，我认为值得保留。）

两者如何（i + 1）＆lt; ii和（i + 1）＆gt;这两个都是真的吗？

3 个答案: