如果数字太大，会溢出到下一个存储位置吗？

我一直在审查C编程，但有几件事困扰着我。

让我们以以下代码为例：

int myArray[5] = {1, 2, 2147483648, 4, 5};
int* ptr = myArray;
int i;
for(i=0; i<5; i++, ptr++)
    printf("\n Element %d holds %d at address %p", i, myArray[i], ptr);

我知道一个int可以容纳正数2,147,483,647的最大值。因此，通过遍历它，是否“溢出”到下一个内存地址，从而导致元素2在该地址处显示为“ -2147483648”？但这并没有真正的意义，因为在输出中它仍然说下一个地址保持值为4，然后是5。如果该数字已溢出到下一个地址，则不会改变存储在该地址的值？

我隐约记得在MIPS Assembly中进行编程时，看着地址在程序执行过程中逐步改变了值，分配给这些地址的值会改变。

除非我没有记错，否则这是另一个问题：如果分配给特定地址的数字大于类型（如myArray [2]中的类型），那么它是否不影响存储在后续地址中的值？

示例：我们在地址0x10010000处有int myNum = 40亿。当然，myNum不能存储40亿，因此它在该地址显示为负数。尽管不能存储这么大的数字，但它对存储在后续地址0x10010004上的值没有影响。正确？

内存地址仅具有足够的空间来容纳某些大小的数字/字符，如果大小超出限制，则其表示方式将有所不同（例如尝试将40亿存储到int中，但它将显示为负数），并且因此，它不会影响下一个地址中存储的数字/字符。

对不起，如果我过分。从那以后，我整天都在闹大闹鬼。

不，不是的。在C语言中，变量具有一组固定的内存地址可以使用。如果您正在使用4字节的系统上工作ints，并且将int变量设置为2,147,483,647然后添加1，则该变量通常包含-2147483648。（在大多数系统上。行为实际上是未定义的。）不会修改其他内存位置。

本质上，编译器不允许您为该类型分配太大的值。这将产生一个编译器错误。如果使用大小写将其强制使用，则该值将被截断。

以位方式查看，如果类型只能存储8位，并且您尝试1010101010101用大小写将值强制放入其中，则最终将以低8位或结束01010101。

在您的示例中，无论您做什么myArray[2]，myArray[3]都将包含“ 4”。没有“溢出”。您正在尝试放置超过4字节的内容，这只会使高端的所有内容失去优势，而剩下的4字节会保留下来。在大多数系统上，这将导致-2147483648。

从实际的角度来看，您只想确保这种情况永远不会发生。这些溢出通常会导致难以解决的缺陷。换句话说，如果您认为您的所有价值都可能达到数十亿美元，请不要使用int。

有符号整数溢出是未定义的行为。如果发生这种情况，则您的程序无效。编译器不需要为您检查此操作，因此它可能会生成可执行合理的可执行文件，但不能保证会执行。

但是，无符号整数溢出是明确定义的。它将以模UINT_MAX + 1包装。未被变量占用的内存不会受到影响。

另请参阅https://stackoverflow.com/q/18195715/951890

因此，这里有两件事：

• 语言级别：C的语义是什么
• 计算机级别：您使用的程序集/ CPU的语义是什么

在语言级别：

在C中：

• 上溢和下溢定义为无符号整数的模运算，因此它们的值“循环”
• 溢和下溢是未定义行为的签署整数，所以任何事情都有可能发生

对于那些想要“什么都可以”的示例，我已经看到：

for (int i = 0; i >= 0; i++) {
    ...
}

变成：

for (int i = 0; true; i++) {
    ...
}

是的，这是合法的转变。

这意味着由于一些奇怪的编译器转换，确实存在在溢出时覆盖内存的潜在风险。

注意：在Clang或gcc上，-fsanitize=undefined在Debug中使用以激活Undefined Behavior Sanitizer，它将在有符号整数的下溢/上溢时中止。

或这意味着您可以通过使用操作结果索引（未选中）到数组中来覆盖内存。不幸的是，在没有下溢/上溢检测的情况下，这种可能性更大。

注意：在Clang或gcc上，-fsanitize=address在Debug中使用可激活Address Sanitizer，后者将在越界访问时中止。

在机器级别：

这实际上取决于您使用的汇编指令和CPU：

• 在x86上，ADD将在溢出/下溢时使用2补码，并设置OF（溢出标志）
• 在未来的Mill CPU上，将有4种不同的溢出模式Add：
  • 模：2补模
  • 陷阱：生成陷阱，停止计算
  • 饱和：值在下溢时停留在最小值，在上溢时停留在最大值
  • 双倍宽度：结果在双倍宽度寄存器中生成

请注意，无论是发生在寄存器还是内存中，CPU都不会在溢出时覆盖内存。

为了进一步@StevenBurnap的答案，发生这种情况的原因是由于计算机在计算机级别的工作方式。

您的阵列存储在内存中（例如，RAM中）。当执行算术运算时，会将存储器中的值复制到执行算术的电路的输入寄存器（ALU：算术逻辑单元）中，然后对输入寄存器中的数据进行运算，得出结果在输出寄存器中。然后，将结果复制到内存中正确地址的内存中，而不会影响其他内存区域。

首先（假定为C99标准），您可能需要包括<stdint.h>标准标头，并使用在那里定义的一些类型，尤其int32_t是正好是32位有符号整数或uint64_t正好是64位无符号整数，依此类推。int_fast16_t由于性能原因，您可能想要使用类似的类型。

阅读其他答案，说明无符号算术永远不会溢出（或溢出）到相邻的内存位置。谨防未定义行为上签署溢出。

然后，如果您需要计算正好庞大的整数（例如，要计算其乘数2的所有10568数字均为1000），则需要bigints又名任意精度数字（或bignums）。有效的bigint算术算法非常聪明，通常需要使用专门的机器指令（例如，如果处理器有带进位的附加词）。因此，我强烈建议在这种情况下使用一些现有的 bigint库，例如GMPlib