在C中实现/执行环绕算术

Question

C标准说算术中的溢出是未定义的。

我想知道如何以性能友好的方式实现环绕算法。这意味着像here这样的溢出检查解决方案不是一个选项（因为它们会使操作减慢大约一个数量级）。

我认为解决方案将涉及编写程序集例程来执行此操作。是否有可用的库（最好是多个架构，虽然x86是必须的）？

或者，是否有编译器标志（对于gcc和amp; clang）使编译器强制执行整数运算的环绕语义？

Answer 1

签名溢出未定义。无符号溢出包装。实现签名的环绕算法主要是在无符号数学中执行所有操作。但有几点需要注意：

1. unsigned short和unsigned char算术通过将操作数首先转换为int或unsigned int来实现。通常为int，除非您处于奇怪的设置，int没有足够的范围来存储所有unsigned short值。这意味着将short或char转换为unsigned short或unsigned char进行算术仍然可以产生有符号整数溢出和UB。您需要在unsigned int或更大的数学中进行数学计算以避免这种情况。
当原始值超出结果类型的范围时，
2. unsigned-＆gt;签名转换在技术上是实现定义的。这在大多数编译器和体系结构中都不应该成为问题。

或者，如果你想进入编译器标志路由，-fwrapv在GCC和Clang上进行加法，减法和乘法的带符号溢出换行。但是，它对INT_MIN / -1没有任何作用。