c - 在 C 中实现/强制执行环绕算术

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C 标准规定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个选项(因为它们会使操作速度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。是否有可用的库可以执行此操作(最好是针对多种架构，尽管 x86 是必须的)？

或者，是否有一个编译器标志(用于 gcc 和 clang)使编译器强制执行整数算术的环绕语义？

Answer 1

有符号溢出未定义。无符号溢出换行。实现有符号环绕算术主要是在无符号数学中完成所有操作。不过，有一些事情需要注意:

1. unsigned Short 和 unsigned char 算术的工作原理是先将操作数转换为 int 或 unsigned int。通常是 int，除非您的设置很奇怪，其中 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 进行算术仍然会产生有符号整数溢出，并且UB。您需要使用 unsigned int 或更大的值进行数学计算，以避免这种情况。
2. 当原始值超出结果类型的范围时，无符号->有符号转换在技术上是实现定义的。对于大多数编译器和架构来说，这不应该是问题。

或者，如果您想走编译器标志路线，-fwrapv 可以在 GCC 和 Clang 上对加法、减法和乘法进行有符号溢出包装。不过，它对 INT_MIN/-1 没有任何作用。