在64位機器上發生32位整數溢出時會發生什麼？

的情況如下：在64位機器上發生32位整數溢出時會發生什麼？

32位整數溢出
malloc的，這是期待 64位整數64位機器上使用該整數作爲輸入現在

其聲明是正確的（如果有的話）：

說有符號的二進制整數111111110011011000001010110由於溢出，01000簡直是負值。這是一個實際存在的問題，因爲您可能需要分配比您在32位整數中描述的字節更多的字節。但是，它會以64位整數讀入。

Malloc讀取此作爲一個64位整數，＃是代表任何數據的原始整數之後存儲一個通配符位發現11111111001101100000101011001000################################。換句話說，它讀取的結果接近其最大值2^64，並嘗試分配一些字節。它失敗。
Malloc將其作爲64位整數讀取，並將其轉換爲0000000000000000000000000000000011111111001101100000101011001000，這可能是因爲它是如何將它加載到寄存器中而留下大量零位的。它不會失敗，但會分配負的內存，就像讀取一個正的無符號值一樣。
Malloc將其作爲一個64位整數讀取，轉換爲################################11111111001101100000101011001000，可能是因爲它是如何將它加載到寄存器中的，並且＃代表通配符，表示之前在寄存器中的任何數據。取決於最後一個值，它不可預測地失敗。
該整數不會溢出，因爲即使它是32位，它仍然在一個64位寄存器，因此malloc工作正常。

我實際上測試過這一點，導致malloc失敗（這意味着要麼1或3是正確的）。我假設1是最合乎邏輯的答案。我也知道修復（使用size_t作爲輸入而不是int）。

我真的很想知道實際發生了什麼。出於某種原因，我沒有找到關於32位整數是如何在64位機器上實際處理這種意外「鑄造」的任何澄清。我甚至不確定它是否在註冊表中很重要。

來源

2014-03-28 user3472774

它取決於體系結構。有些體系結構本身並不具有32位數字，他們將所有操作視爲64位。無論是否有符號溢出都是未定義的行爲，無符號溢出都有很好的文檔記錄，並且如何補充兩種工作方式。 – Mgetz

這取決於系統，但很可能它會像任何其他整數一樣溢出 –

@ nikolaMM94但是，溢出有符號整數是未定義的行爲 - 根據具體情況可能會發生許多不同的事情。 – nos

一旦整數溢出，使用它的值會導致未定義的行爲。根據標準，在溢出無效後使用int的結果的程序 - 基本上，關於其行爲的所有下注均已關閉。我們來看看計算機上會出現什麼情況，負數以二進制補碼形式存儲。在這種計算機上添加兩個大的32位整數時，如果發生溢出，則會得到負面結果。

但是，根據C++標準，malloc的參數類型，即size_t, is always unsigned。將負數轉換爲無符號數時，它會得到符號擴展（see this answer for a discussion and a reference to the standard），這意味着原始數據的最高有效位（對所有負數爲1）被設置爲無符號結果的前32位。

因此，您得到的是您的第三種情況的修改版本，不同之處在於不是「通配符位#」而是一直到頂部。結果是一個巨大的無符號數字（大約16 exbibytes左右）;自然malloc未能分配那麼多的內存。

來源

2014-03-28 14:17:17 dasblinkenlight

你的推理基於假設溢出之後'int'是否定的，這不一定是這種情況。它可能是'1'，'malloc'然後會分配正確的'1'字節......它實際上是崩潰（和漏洞）的常見來源。 –

@MatthieuM。 OP提到他已經測試過這個，而'malloc'沒有分配，使他相信它是「1或3」。這就是爲什麼我有理由相信他會得到一個負數。 – dasblinkenlight

目前還不清楚OP測試的是什麼，僅僅因爲他曾*得到一個負數，一旦擴展產生了一個大數字並不意味着它總是會出現這種情況。 –

推理的問題在於，它始於假定整數溢出會導致確定性和可預測的操作。

這不幸的是，情況並非如此：未定義行爲意味着，任何事情都可能發生，且特別是的編譯器可以優化，就好像它可能永遠不會發生。

因此，如果存在這種可能的溢出，幾乎不可能預測編譯器會產生什麼樣的程序。

一種可能的輸出是編譯器elides分配，因爲它不能發生
一種可能的輸出是所得到的值是0擴展或符號擴展（取決於是否它已知是正的或不）並解釋爲一個無符號整數。你可能會從0什麼size_t(-1)，因此可以分配要麼太少或太多的內存，甚至無法分配，...
...

未定義行爲=>所有的賭注都關閉

來源

2014-03-28 14:54:15

感謝您提供可能的行爲實例，但實際上可能有些可能，而不是談論「鼻魔」和「格式化硬盤」等等。 –

@凱爾，鼻子惡魔肯定是虛構的，但這種錯誤可能會格式化硬盤，或者如果導彈發生在導彈控制系統上，就會發射導彈！（malloc'ing沒有足夠的字節，然後寫入超越）。 –

@MattMcNabb當然，作爲對具有未定義行爲的代碼的「合理」編譯器響應之一的副作用。但是沒有人會編寫一個（主流）編譯器，在看到一個具有未定義行爲的語句時，會插入代碼*設計*以造成損害，因爲這樣做在技術上會根據標準被允許。因此，我認爲，考慮編譯器實際可能產生的代碼類型是很有價值的;然而，我發現人們經常回避這些對話，並且評論大意是因爲任何代碼都符合要求，這並不重要。 –

所以，如果我們有一個特定的代碼示例，一個特定的編譯器和平臺，我們可以確定編譯器正在做什麼。 Deep C採取了哪種方法，但即使如此，它可能不是完全可預測的，這是未定義行爲的標誌，推廣關於未定義行爲不是一個好主意。

我們只需要看看gcc文檔的建議，看看它可以得到多麼混亂。該文件提供了關於integer overflow一些好的建議，它說：

實踐中，許多可移植的C程序假定有符號整數溢出環繞可靠使用兩個碼算術運算。然而，C標準認爲程序行爲在溢出時是未定義的，在少數情況下，C程序不適用於某些現代實現，因爲它們的溢出不會像作者期望的那樣迴繞。

，並在次節 Practical Advice for Signed Overflow Issues說：

理想情況下，最安全的方法是完全避免符號整數溢出[...]

在這一天結束。它是未定義的行爲，因此在一般情況下是不可預知的，但在gcc的情況下，在其實現定義的部分Integer上表示整數溢出迴繞：

對於轉換爲寬度爲N的類型，該值以模2^N減少爲在該類型的範圍內;沒有信號提出。

，但他們對整數溢出的意見，他們解釋如何optimization can cause problems with wraparound：

編譯器有時生成代碼，並與環繞整數運算不兼容。

所以這很快變得複雜。

來源

2014-03-28 15:29:47

編譯器可以假定不會發生未定義的行爲，因此沒有32位整數溢出。因此，它可以生成任何代碼，只要沒有溢出就會生成正確的結果。一種可能性是將x，y都轉換爲帶符號的64位，並將其加爲64位，然後解釋爲無符號。這是正確的，只要沒有32位溢出，所以它是合法的。當然，不同的代碼給出不同的結果也是合法的。 – gnasher729

@ gnasher729這基本上就是我說的 –

在64位機器上發生32位整數溢出時會發生什麼？

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