Question

我知道整数下溢和溢出是未定义的。

但是，考虑到C ++最终编译为汇编，实际上是不是定义了行为？

按位表示保持不变，整数格式保持不变0111..11将始终翻转到1000..00，对于下溢相同，那么为什么不将其视为已定义的行为？

关于汇编汇编，我是从我们在学校教过的基本程序集中得出的，但代码块给出了

int x = INT_MAX;
int y = x+1;

编译到

00401326    movl   $0x7fffffff,0x8(%esp)
0040132E    mov    0x8(%esp),%eax
00401332    inc    %eax
00401333    mov    %eax,0xc(%esp)

现在，无论x的值如何，总是会有inc或add指令？那么，未定义的行为出现在哪里？

Answer 1

但是，鉴于C ++最终编译为汇编，实际定义的行为是不是？

不，因为编译器决定它发出什么样的程序集。如果编译器希望，它可以生成在遇到未定义行为时擦除硬盘的程序集。

（实际上，“C ++最终编译成汇编”可能不是真的。存在C++ interpreters, for example - 标准没有规定C ++应该如何编译/编译。

标准的创建者决定不定义的原因之一是 - 几乎总是 - 优化的机会。如果有符号溢出是UB，那么编译器可以假设x + 1 > x始终为真，并生成依赖于此前提条件的更简单/更短/更快的代码。

Answer 2

在C ++标准中未定义有符号整数的溢出，正是因为不同的编译器，汇编器和平台可能会以不同的方式解释它们。

当你知道一个程序会运行时，你可以推断一个程序的行为，但是如果没有这方面的知识就不可能预测它的行为方式。

按位表示保持不变，整数格式保持不变

这根本不是真的。

Answer 3

IIRC，这是未定义的原因是因为C ++并没有强制要求目标机器如何存储数字。

假设每字节8位/ char。这会给我们：

std::numeric_limits<char>::max()
- 2＆＃39;补充：127（0b01111111）
- 1＆＃39;补充：127（0b01111111）
- 签名幅度：127（0b01111111）
std::numeric_limits<char>::min()
- 2＆＃39;补充：-128（0b10000000）
- 1＆＃39;补充：-127（0b10000000）
- 签名幅度：-127（0b11111111）

您可以看到最小值，即我们有不同的位模式和最小值，而最大值是相同的。

那么，如果你最多加1会怎么样？让我们假设我们转为无符号，加1，转回签名。结果将是：

2＆＃39;补充：-128（0b10000000）
1＆＃39;补充：-127（0b10000000）
符号幅度：-0（0b10000000）

相当混乱。但是，如果我们想要明确定义溢出，我们能做什么？我们假设我们有一个signed char c = 127;并且想要添加1.我们可以定义结果应该始终为-127，因为所有三个引用的系统都可以表示（忽略这些不是＆＃ 39; t唯一表示有符号整数的系统）。但这意味着编译器必须专门捕获溢出并在2的补码（大多数系统）和签名的幅度系统上正确处理它，这意味着额外的指令，因此在那些机器上的性能不太理想。

你不太可能遇到一台在现实生活中没有使用2的补充机器，所以C ++人员不能简单地强制要求吗？我还没有发现任何当前的 CPU或DSP使用除2的补充以外的任何东西，但是当C ++创建时，机器使用1＆＃ 39; s补码（例如CDC Cyber），听到有些DSP今天仍然存在（毕竟有DSP有char sizes other than 8 bit），我不会感到惊讶。这就是为什么它保持未定义的行为。

为什么C ++下溢/溢出行为被认为是未定义的？

3 个答案: