Question

首先，在谈论汇编编程时，很抱歉滥用C的术语“INT_MIN”。但让我继续......

例如，在i386或x86_64 Linux上，C函数int neg(int x) { return -x; }将typically translate to movl %edi, %eax; negl %eax; ret。由于x86 neg被定义为采用操作数的两个补码（有关详细信息，请参阅Intel64 reference manual）f应用于INT_MIN，其位代表为0x80000000u返回位代表为0x7fffffffu + 1 == 0x80000000u或INT_MIN的数字，不会引发任何异常/陷阱。

我的问题是，是否存在任何（现代）CPU架构，其最基本的“否定”指令不一样？ ARM，SPARC，MIPS，Power？嵌入式CPU？他们是否提出任何例外情况或陷入未定义的行为？（顺便说一句，我猜他们中的一些只有一个“减法”指令。）

我很好奇ntpdate(8)中这段代码的可移植性如何：

https://github.com/ntp-project/ntp/compare/18762a8...c4c256e

（粗略地说，由于上述事实，它假设dostep = (NTPDATE_THRESHOLD <= abs(server->soffset));从概念上做abs(INT_MIN) == INT_MIN。）

Answer 1

让我们看看有问题的代码（简化为最小的例子）。

bool
dostep(int32_t absoffset)
{
  if (absoffset < 0)
    absoffset = -absoffset;
  return (absoffset >= NTPDATE_THRESHOLD || absoffset < 0);
}

很明显，作为absoffset < 0的第二个操作数的表达式||在没有溢出的情况下永远不会成立。但是integer overflow is undefined behavior in C。因此，完全允许编译器优化检查。

如果机器执行指令，机器如何处理整数溢出并不重要。如果使用C编程，则不编写硬件编程，则编写C标准定义的抽象机。很高兴知道真正的硬件如何推理性能。但是，根据期望编译器如何将损坏的代码转换为机器代码，对代码调用未定义的行为进行假设是很危险的。允许编译器生成任何代码，只要它使真实机器的行为符合抽象机器的标准要求即可。由于该标准明确指出 nothing 未定义的行为，因此不必对此案例进行任何假设。说穿了：NTP代码坏了。

一种可能的解决方法是像这样重新安排支票。

bool
dostep(int32_t absoffset)
{
  if (absoffset < 0)
    absoffset = (absoffset == INT32_MIN) ? INT32_MAX : -absoffset;
  return (absoffset >= NTPDATE_THRESHOLD);
}

然而，在这种特殊情况下，存在一种更简单的解决方案。

bool
dostep(const int32_t absoffset)
{
  return ((absoffset <= -NTPDATE_THRESHOLD) || (absoffset >= NTPDATE_THRESHOLD));
}

另一个选择是使用不受C标准规则限制的内联汇编，显然不可移植。

公平地说，实现可以提供它自己的C标准扩展，以便定义未定义的行为。 GCC和Clang通过提供-fwrapv标志来实现整数溢出。来自GCC的手册页：

-fwrapv

该选项指示编译器假设加法，减法和乘法的有符号算术溢出使用二进制补码表示。此标志启用一些优化并禁用其他优化。默认情况下，Java前端根据Java语言规范的要求启用此选项。

如果NTP代码是使用GCC编译的，并且此标志和目标硬件将实现有符号整数溢出以进行环绕，则代码将是正确的。但这不再是便携式标准C。

汇编/ CPU arch：-INT_MIN是否始终等于INT_MIN？

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