为什么整数在溢出[重复]时有不同的行为

Question

我正在阅读的一本c编程书（c编程，现代方法第2版）说，当“在对无符号整数的操作期间发生溢出时，结果是定义的”。

下面是一个小代码示例

#include <stdio.h>

int main()
{
  unsigned short int x = 65535; // The unsigned short int is at the maximum possible range
  x += 1; // If I add one to it will overflow.
  printf("%u", x); // the output will be zero or one if decide to add plus one again to x
  return 0;
}

然后他说“对于有符号整数，这些整数的行为没有定义”。这意味着程序可以打印出不正确的结果，也可以使程序崩溃。

为什么会这样？

Answer 1

它归结为硬件表示，并且有不止一种方法来表示二进制的有符号整数类型（符号大小、一补码、二补码）和对它们的操作。当发生溢出时，这些会产生完全不同的影响（例如触发硬件陷阱、使用模等）。

所有用二进制表示无符号整数值并对这些数值执行数字运算的明显方法都有相同的结果——本质上，硬件中的数字运算都与模运算一起工作。

对于基本类型（和其他东西），当有不止一种可行的实现方式时，标准通常允许编译器供应商自由，并且这些选项具有不同的后果。有符号整数类型的多种方法，以及使用每种方法的真实硬件。它们的不同足以保证行为是未定义的（因为该术语在标准中定义）。