什么是整数溢出错误？

Question

什么是整数溢出错误？ 为什么我关心这样的错误？ 有哪些避免或预防方法？

Answer 1

当您尝试表示一个大于整数类型可以处理的最大数字的数字时，会发生整数溢出。

如果您尝试在一个字节中表示数字300，则会出现整数溢出（最大值为255）。两个字节中的100,000也是整数溢出（65,535是最大值）。

你需要关心它，因为数学运算不会像你期望的那样运作。如果你有一个整数溢出，A + B实际上并不等于A和B之和。

通过不首先创建条件来避免它（通常是通过选择足够大的整数类型使您不会溢出，或者通过限制用户输入以便不会发生溢出）。< / p>

Answer 2

解释它的最简单方法是用一个简单的例子。想象一下，我们有一个4位无符号整数。 0将是0000而1111将是15.因此，如果你增加15而不是16，你将回到0000，因为16实际上是10000，我们不能用少于5位表示。 Ergo溢出......

在实践中，数字要大得多，如果int已经签名，它会在溢出时圈出一个大的负数，但上面基本上就是这样。

另一种看待它的方法是将它视为与汽车中的里程表在达到999999公里/英里后再次翻到零时发生的情况大致相同。

Answer 3

将整数存储在内存中时，计算机会将其存储为一系列字节。这些可以表示为一系列的1和0。

例如，零将表示为00000000（8位整数），通常，127将表示为01111111。如果您将一个添加到127，这将“翻转”这些位，并将其交换为10000000，但在standard two's compliment表示中，这实际上用于表示-128。这“溢出”了价值。

使用无符号数字时，会发生同样的事情：255（11111111）加1将变为100000000，但由于只有8“位”，因此最终为00000000，这是0。

您可以通过对正确的整数大小进行适当的范围检查，或使用为您执行适当异常处理的语言来避免这种情况。

Answer 4

当操作使整数值大于其最大值时，会发生整数溢出错误。

例如，如果您可以拥有的最大值是100000，而您当前的值是99999，那么添加2将使其“溢出”。

你应该关心整数溢出，因为数据可以无意中改变或丢失，并且可以使用更大的整数类型（在大多数语言中参见long int）或使用将长字符串转换为非常大的整数的方案来避免它们

Answer 5

到目前为止，我希望对所有其他答案有点逆势而行，它会以某种方式接受蹩脚的破碎数学。这个问题被标记为语言无关，并且在大量语言中，整数根本不会溢出，所以这是我的讽刺答案：

  

什么是整数溢出错误？

来自计算机黑暗时代的过时神器。

  

为什么我关心它？

你没有。

  

如何避免？

使用整数不会溢出的现代编程语言。 （Lisp，Scheme，Smalltalk，Self，Ruby，Newspeak，Ioke，Haskell，请你选择......）

Answer 6

溢出是指算术运算的结果不适合操作的数据类型。如果添加255 + 1，则可以使用字节大小的无符号整数溢出，因为结果（256）不适合一个字节的8位。

如果浮点运算的结果太大而无法表示浮点数据类型的指数或尾数，则可能会浮点浮点数。

当浮点运算的结果太小以表示给定的浮点数据类型时，您还可以使用浮点类型下溢。例如，如果浮点数据类型可以处理-100到+100范围内的指数，并且您使用指数为-80的方形值，则结果将具有-160左右的指数，这将不适合给定的浮点数据类型。

您需要关注代码中的溢出和下溢，因为它可能是一个无声的杀手：您的代码产生不正确的结果但可能不会发出错误信号。

是否可以安全地忽略溢出取决于程序的性质 - 从3D数据中渲染屏幕像素对数值错误的容忍度远高于财务计算。

在默认编译器设置中，通常会关闭溢出检查。为什么？因为在每次操作后检查溢出的附加代码需要时间和空间，这会降低代码的运行时性能。

帮自己一个忙，至少在开启溢出检查的情况下开发和测试你的代码。

Answer 7

来自wikipedia：

  

在计算机编程中，是一个整数   算术时发生溢出   操作尝试创建数字   值大于可以   在可用范围内表示   储存空间。例如，将1添加到可以表示的最大值   构成整数溢出。该   这些案例中最常见的结果是   最不重要的   结果的可表示位   存储（结果称为包装）。

您应该关心它，尤其是在为您的程序选择适当的数据类型时，或者您可能会遇到非常微妙的错误。

Answer 8

来自http://www.first.org/conference/2006/papers/seacord-robert-slides.pdf：

  

整数是整数溢出    增加超过其最大值或    减少超过其最小值。   溢出可以是签名的或未签名的。

P.S。：PDF详细解释了溢出和其他整数错误情况，以及如何解决/避免它们。

Answer 9

我发现在光盘上显示二进制补码表示非常有帮助。

这里是 4 位整数的表示。最大值为 2^3-1 = 7。

对于 32 位整数，我们将看到最大值为 2^31-1。

当我们将2^31-1加1时：顺时针移动一个，显然是-2^31，称为整数溢出

参考：https://courses.cs.washington.edu/courses/cse351/17wi/sections/03/CSE351-S03-2cfp_17wi.pdf

Answer 10

当您尝试将整数用于高于整数内部结构的值时，会发生这种情况，因为所使用的字节数。例如，如果最大整数大小为2,147,483,647，并且您尝试存储3,000,000,000，则会出现整数溢出错误。