Question

如果以下任何一项＆＃34;正确的事情＆＃34;符合标准的方式？您可以假设m和n的类型为int（有符号整数）。主要问题是有符号整数溢出。

样本1。

size_t bytes = n * m;
if (n > 0 && m > 0 && SIZE_MAX/n >= m) {
    /* allocate “bytes” space */
}

样本2。

if (n > 0 && m > 0 && SIZE_MAX/n >= m) {
    size_t bytes = n * m;
    /* allocate “bytes” space */
}

样本3。

if (n > 0 && m > 0 && SIZE_MAX/n >= m) {
    size_t bytes = (size_t)n * (size_t)m;
    /* allocate “bytes” space */
}

我认为他们都错了，但并非所有人都出于同样的原因。那么什么是正确的呢？

这些摘录取自here。

编辑强调主要问题是乘以有符号整数，这可能导致未定义行为（未签名的行为）。

我现在认为最后一个样本正常工作，只要整数，有符号整数，size_t和SIZE_MAX都有＆＃34;通常＆＃34;价值，或至少符合相关标准。

Answer 1

1和2是错误的，因为n * m可能会溢出。您继续将其分配给size_t的事实不会反转＆＃34;溢出。

我认为3是正确的。（m上的演员是多余的BTW）。如果有人不同意，请发布导致测试不正确的m和n以及SIZE_MAX的示例值！

我也看不到问题：

if ( m > 0 && n > 0 && (size_t)m * n / n == m )
    size_t bytes = (size_t)m * n;

Answer 2

示例1不正确，因为m * n的乘法可能会超出有符号整数类型的可表示值范围，从而导致未定义的行为。见n1570 S6.5 / 5：

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）结果不是数学定义的，也不是在其可表示值的范围内类型），行为未定义。

这具有实际意义，因为允许编译器执行的任务之一是假定未发生未定义的行为，并且它可以使用它来优化代码，以便if语句消失并且是没有效果。

请注意，这仅适用于签名类型。无符号算术不会溢出。见n1570 S6.2.5 / 9.

涉及无符号操作数的计算永远不会溢出，因为无法用结果无符号整数类型表示的结果是减少模数可以是最大值的数字由结果类型表示。

示例2不正确，因为m * n的乘法被计算为有符号整数表达式，这可能再次导致未定义的行为。然而，在这种情况下，实际效果的可能性较小。结果很可能产生正确的逐位结果，一旦转换为无符号，该值可能是正确的。样本是错误的，但更好，至少对于32位处理器。

编辑：如果unsigned int和size_t的大小相同，则上述参数将为真，因为它们通常用于32位处理器。在size_t大于unsigned int的情况下，样本2将无法正常工作，因为它通常位于64位处理器上。带符号的乘法将溢出并为某些值产生错误的行为。

样本3几乎肯定是正确的。将m * n的乘法计算为无符号整数表达式，不存在未定义行为的可能性。 [如另一个答案所述，实际上只需要一次施法操作。]

此处的确切行为巧妙地取决于int，unsigned int，size_t和SIZE_MAX的定义。通常的假设是size_t与unsigned int（或者更大）相同，而SIZE_MAX是无符号整数文字，但这些实际上并不是要求。实际上，SIZE_MAX只需要至少65535。至少size_t必须是未签名的。

由于我无法找到导致样本失败的任何合理（甚至难以置信）的定义，在此基础上我说样本3正常工作。

哪种方法可以在乘法上测试有符号整数溢出？

2 个答案: