在 C 中实现/强制执行环绕算法 [关闭]

Question

C 标准说算术溢出是未定义的。

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种选择（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一个汇编例程来执行此操作。是否有可用的库来执行此操作（最好用于多种架构，尽管 x86 是必须的）？

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

Answer 1

已签名 溢出未定义。无符号溢出包装。实现有符号环绕算法主要是在无符号数学中做所有事情。不过有几点需要注意：

1. unsigned short 和 unsigned char 算术首先将操作数转换为 int 或 unsigned int。通常是int，除非你在一个奇怪的设置中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 用于算术仍然会产生有符号整数溢出和UB。您需要在 unsigned int 或更大的范围内进行数学运算以避免这种情况。
2. unsigned->signed 转换在技术上由实现定义，当原始值超出结果类型的范围时。对于大多数编译器和架构来说，这应该不是问题。

或者，如果您想使用编译器标志路线，-fwrapv 会在 GCC 和 Clang 上为加法、减法和乘法生成有符号溢出包装。不过，它对INT_MIN / -1 没有任何作用。