c++ - 当 32 位整数在 64 位机器上溢出时会发生什么？

Question

情况如下:

1. 一个 32 位整数溢出
2. malloc，期望一个 64 位整数使用这个整数作为输入

现在在 64 位机器上，哪个语句是正确的(如果有的话):

假设有符号二进制整数 11111111001101100000101011001000 由于溢出而只是负数。这是一个实际存在的问题，因为您可能希望分配比 32 位整数所能描述的更多的字节。但随后它会以 64 位整数的形式读入。

1. Malloc 将其读取为 64 位整数，发现 11111111001101100000101011001000########################## ##### 其中 # 是通配符位，表示存储在原始整数之后的任何数据。换句话说，它读取的结果接近其最大值 2^64 并尝试分配一些 quintillion 字节。它失败了。
2. Malloc 将其读取为 64 位整数，转换为 0000000000000000000000000000000011111111001101100000101011001000，可能是因为它是如何加载到寄存器中的，留下很多位为零。它不会失败，而是分配负内存，就像读取正的无符号值一样。
3. Malloc 将其读取为 64 位整数，并转换为 ########################## #####11111111001101100000101011001000，可能是因为它是如何加载到寄存器中的 # 通配符表示寄存器中先前存在的任何数据。根据最后一个值，它会非常不可预测地失败。
4. 整数根本不会溢出，因为即使它是 32 位，它仍然在 64 位寄存器中，因此 malloc 可以正常工作。

我实际上对此进行了测试，导致 malloc 失败(这意味着 1 或 3 是正确的)。我认为 1 是最合乎逻辑的答案。我也知道解决方法(使用 size_t 作为输入而不是 int)。

我真的很想知道实际发生了什么。出于某种原因，我没有找到任何关于如何在 64 位机器上实际处理 32 位整数以应对这种意外的“强制转换”的任何说明。我什至不确定它是否在寄存器中真的很重要。

Answer 1

您的推理问题在于，它首先假设整数溢出将导致确定性和可预测的操作。

不幸的是，情况并非如此:未定义的行为意味着任何事情都可能发生，尤其是编译器可能会像永远不会发生一样进行优化。

因此，如果发生这种可能的溢出，几乎无法预测编译器会生成什么样的程序。

• 一个可能的输出是编译器忽略了分配，因为它不可能发生
• 可能的输出是结果值是 0 扩展或符号扩展(取决于它是否已知为正)并解释为无符号整数。您可能会得到从 0 到 size_t(-1) 的任何内容，因此可能分配的内存太少或太多，甚至无法分配，...
• ...

未定义的行为 => 所有赌注都关闭