在 CC++ 中检测有符号溢出

乍一看，这个问题可能看起来像是How to detect integer overflow?的翻版，但实际上有很大不同.

我发现，虽然检测无符号整数溢出相当简单，但在C/C++中检测signed溢出实际上比大多数人想象的要困难得多.

最明显但最天真的方法是:

int add(int lhs, int rhs)
{
 int sum = lhs + rhs;
 if ((lhs >= 0 && sum < rhs) || (lhs < 0 && sum > rhs)) {
  /* an overflow has occurred */
  abort();
 }
 return sum; 
}

这样做的问题是，根据C标准，有符号整数溢出是undefined behavior.，换句话说，根据该标准，只要你引起一个有符号溢出，你的程序就像你取消引用一个空指针一样无效.因此，您不能导致未定义的行为，然后try 在事后检测溢出，如上面的后置条件判断示例所示.

尽管上面的判断可能会在许多编译器上运行，但您不能指望它.事实上，因为C标准说带符号的整数溢出是未定义的，所以一些编译器(如GCC)在设置优化标志时会出现optimize away the above check%，因为编译器认为带符号的溢出是不可能的.这完全打破了判断溢出的try .

因此，判断溢出的另一种可能方法是:

int add(int lhs, int rhs)
{
 if (lhs >= 0 && rhs >= 0) {
  if (INT_MAX - lhs <= rhs) {
   /* overflow has occurred */
   abort();
  }
 }
 else if (lhs < 0 && rhs < 0) {
  if (lhs <= INT_MIN - rhs) {
   /* overflow has occurred */
   abort();
  }
 }

 return lhs + rhs;
}

这似乎更有希望，因为在我们事先确保执行这样的加法不会导致溢出之前，我们实际上不会将两个整数相加.因此，我们不会导致任何未定义的行为.

然而，不幸的是，此解决方案的效率远低于最初的解决方案，因为您必须执行减法运算才能测试加法运算是否有效.即使您不关心这种(小的)性能影响，我仍然不完全相信这个解决方案是足够的.表达式lhs <= INT_MIN - rhs看起来完全像编译器可能优化掉的那种表达式，认为带符号的溢出是不可能的.

那么这里有更好的解决方案吗？保证1)不会导致未定义的行为，2)不会为编译器提供优化溢出判断的机会？我在想可能有办法做到这一点，将两个操作数都强制转换为无符号，并通过滚动自己的二补运算来执行判断，但我真的不确定如何做到这一点.