另一种使用汇编语言的解决方案是外部过程。下面是在Linux x64下使用g++和fasm进行无符号整数乘法的示例。

这个过程将两个无符号整数参数相乘(32位)(根据amd64的规范(第3.2.3节参数传递)。

如果类为INTEGER，则使用序列%rdi、%rsi、%rdx、%rcx、%r8和%r9的下一个可用寄存器

(edi和esi寄存器在我的代码))，并返回结果或0，如果发生溢出。

format ELF64

section '.text' executable

public u_mul

u_mul:
  MOV eax, edi
  mul esi
  jnc u_mul_ret
  xor eax, eax
u_mul_ret:
ret

测试:

extern "C" unsigned int u_mul(const unsigned int a, const unsigned int b);

int main() {
    printf("%u\n", u_mul(4000000000,2)); // 0
    printf("%u\n", u_mul(UINT_MAX/2,2)); // OK
    return 0;
}

将程序链接到asm对象文件。在我的例子中，在Qt Creator中将它添加到一个.pro文件中的LIBS中。

在C中捕获整数溢出指出了一种比CERT讨论的更通用的解决方案(就处理的类型而言，它更通用)，即使它需要一些GCC扩展(我不知道它们有多广泛的支持)。

有一种方法可以确定一个操作是否可能溢出，使用操作数中最高位的位置和一些基本的二进制数学知识。

对于加法，任何两个操作数的结果(最多)比最大操作数的最高1位多1位。例如:

bool addition_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a), b_bits=highestOneBitPosition(b);
    return (a_bits<32 && b_bits<32);
}

对于乘法，任何两个操作数的结果(最多)是操作数的位数之和。例如:

bool multiplication_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a), b_bits=highestOneBitPosition(b);
    return (a_bits+b_bits<=32);
}

类似地，你可以像这样估计a的b次方结果的最大大小:

bool exponentiation_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a);
    return (a_bits*b<=32);
}

(当然，用比特数代替目标整数。)

我不确定确定数字中最高的1位位置的最快方法，这里有一个蛮力方法:

size_t highestOneBitPosition(uint32_t a) {
    size_t bits=0;
    while (a!=0) {
        ++bits;
        a>>=1;
    };
    return bits;
}

它不是完美的，但它能让你在做运算之前知道是否有两个数会溢出。我不知道它是否会比您建议的方式检查结果更快，因为highestOneBitPosition函数中的循环，但它可能会(特别是如果您事先知道操作数中有多少位)。

警告:GCC在使用-O2编译时会优化掉溢出检查。 选项-Wall会在某些情况下给你一个警告

if (a + b < a) { /* Deal with overflow */ }

但在这个例子中不是:

b = abs(a);
if (b < 0) { /* Deal with overflow */ }

唯一安全的方法是在溢出发生之前检查溢出，正如CERT论文中所描述的那样，系统地使用这种方法将非常繁琐。

使用-fwrapv编译可以解决这个问题，但会禁用一些优化。

我们迫切需要一个更好的解决方案。我认为编译器应该发出一个警告，默认情况下，优化依赖于溢出没有发生。目前的情况允许编译器优化掉溢出检查，这在我看来是不可接受的。

x86指令集包括一个无符号乘法指令，它将结果存储到两个寄存器中。要使用C中的指令，可以在64位程序(GCC)中编写以下代码:

unsigned long checked_imul(unsigned long a, unsigned long b) {
  unsigned __int128 res = (unsigned __int128)a * b;
  if ((unsigned long)(res >> 64))
    printf("overflow in integer multiply");
  return (unsigned long)res;
}

对于32位程序，需要使结果为64位，参数为32位。

另一种方法是使用依赖于编译器的intrinsic来检查标志寄存器。关于溢出的GCC文档可以从6.56内置函数执行溢出检查算术中找到。

我看到你用的是无符号整数。根据定义，在C中(我不了解c++)，无符号算术不会溢出…所以，至少对C来说，你的观点是没有意义的:)

对于有符号整数，一旦出现溢出，就会发生未定义行为(UB)，程序可以做任何事情(例如:使测试不确定)。

#include <limits.h>

int a = <something>;
int x = <something>;
a += x;              /* UB */
if (a < 0) {         /* Unreliable test */
  /* ... */
}

要创建一个符合要求的程序，您需要在生成溢出之前测试溢出。该方法也可以用于无符号整数:

// For addition
#include <limits.h>

int a = <something>;
int x = <something>;
if (x > 0 && a > INT_MAX - x) // `a + x` would overflow
if (x < 0 && a < INT_MIN - x) // `a + x` would underflow

// For subtraction
#include <limits.h>
int a = <something>;
int x = <something>;
if (x < 0 && a > INT_MAX + x) // `a - x` would overflow
if (x > 0 && a < INT_MIN + x) // `a - x` would underflow

// For multiplication
#include <limits.h>

int a = <something>;
int x = <something>;
// There may be a need to check for -1 for two's complement machines.
// If one number is -1 and another is INT_MIN, multiplying them we get abs(INT_MIN) which is 1 higher than INT_MAX
if (a == -1 && x == INT_MIN) // `a * x` can overflow
if (x == -1 && a == INT_MIN) // `a * x` (or `a / x`) can overflow
// general case
if (x != 0 && a > INT_MAX / x) // `a * x` would overflow
if (x != 0 && a < INT_MIN / x) // `a * x` would underflow

对于除法(INT_MIN和-1特殊情况除外)，不可能超过INT_MIN或INT_MAX。