爲什麼C++下溢/溢出行爲被認爲是未定義的？

Question

我明白，整數下溢和溢出未定義。

但是，考慮到C++最終編譯爲程序集，是不是實際定義的行爲？

按位表示保持不變，整數格式保持不變0111..11總是會翻轉到1000..00，對於下溢也是如此，那麼爲什麼它不被視爲定義的行爲？

關於大會彙編，我是從我們被教導在學校簡陋的組裝，但是所代碼塊給

int x = INT_MAX; 
int y = x+1; 

編譯成

00401326 movl $0x7fffffff,0x8(%esp) 
0040132E mov 0x8(%esp),%eax 
00401332 inc %eax 
00401333 mov %eax,0xc(%esp) 

現在，無論x的值，不會總是有公司或增加指令？那麼，未定義的行爲在哪裏出現？

Answer 1

C++標準中未定義有符號整數的溢出，這正是因爲不同的編譯器，彙編器和平臺可能會以不同的方式解釋這些。

當你知道一個將要運行的平臺時，你可以推理一個程序的行爲，但如果沒有這些知識，就無法預測它將如何運行。

按位表示保持不變，整數格式保持不變

這並不一定是真實的。

Answer 2

但是，考慮到C++最終編譯爲程序集，是不是實際定義的行爲？

不，因爲編譯器決定它發出什麼樣的程序集。如果編譯器希望，它可以生成程序集，如果遇到未定義的行爲，它將擦除硬盤。

（實際上，它甚至有可能不會是真實的，「C++最終編譯成彙編」存在着C++ interpreters, for example - 。標準沒有規定如何/成什麼格式的C++應該編譯

其中一個原因標準的創建者決定讓它不確定是 - 幾乎總是 - - 優化的機會如果簽名溢出是UB，那麼編譯器可以假設x + 1 > x總是爲真，並生成更簡單/更短/更快的代碼，依賴於這個先決條件

Answer 3

IIRC，這是未定義的原因是因爲C++沒有要求如何存儲數字ta rget機器。

讓我們假設每個字節8位/ char。這將使我們：

• std::numeric_limits<char>::max()
  • 2的補數：127（0b01111111）
  • 1的補數：127（0b01111111）
  • 簽名幅度：127（0b01111111）
• std::numeric_limits<char>::min()
  • 2的補碼：-128（0b10000000）
  • 1的補碼：-127（0b10000000）
  • 符號的振幅：-127（0b11111111）

你已經可以看到的最低值，我們具有不同的位模式和最小值，而最大值是相同的。

那麼，如果你加1到最大值會發生什麼？假設我們投射到無符號數，加1，然後回到簽名。其結果將是：

• 2的補碼：-128（0b10000000）
• 1的補碼：-127（0b10000000）
• 符號的振幅：-0（0b10000000）

相當混亂。但是如果我們想要使溢出定義清晰，我們可以做什麼？假設我們有一個signed char c = 127;並且想要加1.我們可以定義結果應該總是-127，因爲這就是所有三個被引用的系統可以表示的值（忽略它們不是表示有符號整數的唯一系統）。但這意味着編譯器必須專門捕獲該溢出，並在2的補碼（大多數系統）上正確處理它，並簽署幅度系統，這意味着額外的指令，因此在這些機器上的性能低於理想值。

你不可能遇到一臺在現實生活中沒有使用二進制補碼的機器，那麼C++的人不能簡單地強制它？我還沒有找到任何當前 CPU或DSP使用除補碼以外的任何東西，但返回時，當創建C++ 是機器使用1的補碼（例如CDC Cyber），我不會驚訝聽到有些DSP今天還在做（畢竟有DSP有char sizes other than 8 bit）。這就是爲什麼它保持未定義的行爲。