防止C整数溢出

Question

我在函数中有一些代码,它将使用递增/递减运算符更改/更新值.例如:

static void update_value(char op)
{
    if (op == '+')
        value++;    // uint32_t global value
    else
        value--;
}

该函数不会检查我们是否超过/低于最大/最小值.因此,当值为16时,调用者可以将其调用20次.结果为2 ^ 32 - 1 - 4.

我想提防,但我想使用标准库常量.我记得有一个size_t(或类似)变量代表uint32_t可以容纳的最大数字.

我不记得确切的常数和它们被定义的标题.有帮助吗？

Answer 1

在C中,您想要的头文件是<stdint.h>常量UINT32_MAX

static void update_value(char op)
{
    if (op == '+')
        if ( value < (UINT32_MAX - 1))
            value++;    // uint32_t global value
        else
            printf("too big!\n");
    else
       if (value > 0)
           value--;
       else
           printf("too small!\n");
}

对于C++,您可以使用此处的任意数量的解决方案:什么是UINT32_MAX的C++等价物？

Answer 2

我发现最通用的解决方案是检查增加的值是否实际上大于先前的值，或者减少的值是否小于先前的值。这工作只有当值是无符号的独立变量的大小，并且是非常便携的C代码还未获得。

static void update_value(char op)
{
  if (op == '+') {
    if (value + 1 > value) value ++;
  } else {
    if (value - 1 < value) value --;
  }
}

请注意，代码可能恰好适用于带符号的值，但是根据C标准，这将是未定义的行为，并且编译器可以自由替换if (value + 1 > value) ...为if (0) ...。除非已链接生成的目标代码，否则您不应该使用该过程来审核生成的目标代码，否则，请勿将此代码与带符号的值一起使用。

使用gcc和clang，您需要添加-fwrapv选项以使该代码适用于带符号的值；与其他编译器相比，您的工作量可能会有所不同。

做到这一点的唯一明智的方法是特定于类型并使用from中的常量limits.h。例如：

#include "limits.h"

static void update_int(char op, int *value)
{
  int val = *value; // ignoring NULL pointer dereference

  if (op == '+') {
    if (val != INT_MAX) *value = val + 1;
  } else {
    if (val != INT_MIN) *value = val - 1;
  }
}

static void update_int(char op, unsigned int *value)
{
  unsigned int val = *value; // ignoring NULL pointer dereference

  if (op == '+') {
    if (val != UINT_MAX) *value = val + 1;
  } else {
    if (val != UINT_MIN) *value = val - 1;
  }
}