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AlexGlebe
Asked:2022-05-12 16:32:57 +0000 UTC2022-05-12 16:32:57 +0000 UTC

越界检查

  • 772

Nastasia想问：https ://ru.stackoverflow.com/questions/1280905/Checking-for-out-of-int/1280957#1280957

我正在通过std::atoi()将string转换为int，但是string可以超出int值的范围（内部string可以大于2 147 483 647）

我想通过字符数来检查，如果超过 7 个，以便给出错误，然后逐个字符地检查字符串的最大数量。如果我执行算术运算，就会出现问题，出现越界。如何正确检查数字是否超出其值范围？

我试着这样回答：

有两因素身份验证之类的东西。在我们的例子中，从字符串中读取数字，转换为新字符串，然后进行比较。

# include <string>
# include <sstream>
# include <iostream>
bool isBADstrtoint(std::string const & st,int & in) {
    int i = std::atoi(st.c_str());
    std::stringstream ss;
    ss << i;
std:: cout<<"ss.str = '"<<ss.str()<<"'"<<std::endl;
    if (st == ss.str()) {
        in = i ;
        return false ; }
    return true ; }

int main(){
    int i;
    std::string st = "12345678901";
    if( isBADstrtoint(st,i))
      std::cout<<"st = '"<<st <<"' is bad"<<std::endl;  
    else
      std::cout<<"i = "<<i <<std::endl;
}

仅适用于整数，不接受指数。

ss.str = '-539222987'
st = '12345678901' is bad

使用算术运算时，您应该已经立即自己检查溢出。

int x, y , s ;
s = x + y ;
if ( y > 0 )
  if ( s > x )
    Ok
  else 
    Bad
else
  if ( y < 0 )
    if ( s < x )
      Ok
    else
      Bad

但我的回答被否决了。他们说，对于不能表示这种类型数字的字符串，编译器可以返回任何数字，进一步执行并不能保证使用这个返回值的程序代码的进度。

加数也是一样。如果发生溢出，编译器在比较相等==或<.

这是一个真实的例子，当 UB 发生时，int 类型的行为就好像它可以表示的值的范围比它实际的范围要大。–沃洛洛

#include <iostream>
#include <limits>
#include <type_traits>
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
  volatile int tmp = std::numeric_limits<int>::max();
  
  int a = tmp;
  
  cout << "a+1 > a: " << ( int(a+1) > a ) << endl;
  
  cout << "a+1:     " << int(a+1)      << endl;
  cout << "a:       " << a             << endl;
}

g++ -std=c++2a -O3 -Wall -pedantic -pthread main.cpp && ./a.out
a+1 > a: 1
a+1:     -2147483648
a:       2147483647

如何检查字符串中的数字是否可以通过int类型正确提供？

c++

2 个回答

  1. Best Answer

    这是一个使用检查库实现的示例：

    1. 使用 boost.lexical cast 转换字符串：
    #include <boost/lexical_cast.hpp>

#include <iostream>

int main()
{
    try
    {
        auto const value{::boost::lexical_cast<int>("33423049234")};
        ::std::cout << "good " << value;
    }
    catch (::boost::bad_lexical_cast const & exception)
    {
        ::std::cout << "bad";
    }
    return 0;
}

    https://godbolt.org/z/jqP7szqYf

    1. 使用 boost.safe 数字来控制算术运算：
    #include <boost/safe_numerics/safe_integer.hpp>

#include <iostream>
#include <limits>
#include <system_error>

int main()
{
    ::boost::safe_numerics::safe<int> const x{::std::numeric_limits<int>::max()};
    ::boost::safe_numerics::safe<int> const y{1};
    try
    {
        auto const result{x + y};
        ::std::cout << "good " << static_cast<int>(result);
    }
    catch (::std::system_error const & exception)
    {
        ::std::cout << "bad " << exception.code();
    }
    return 0;
}

    https://godbolt.org/z/Wsb5Gsjvz

    • 3

  2. 答案在很大程度上取决于“Nastasya”的含义，即“正确检查一个数字是否超出其值”。

    例如，使用编译器扩展是否“正确”？如果是，那么GCC和Clang具有用于溢出的整数运算的原语。

    使用特殊平台 API是否“正确” ？例如 Windows intsafe.h？

    这个概念是否“正确”使用了第三方库？例如，安全数学.h

    是否可以在汇编程序上“正确”编写？为检查溢出标志的目标平台自己实现加法/减法/乘法函数。

    如果“正确”是指严格遵守标准，那么在标准中溢出是未定义的行为。换句话说，需要对结果和操作数进行额外检查：

    1. 添加正数的结果大于任何项
    2. 负数相加的结果小于任何加数
    3. 乘正整数时，确定每个因子中最高有效位的位置，并确保这些位置的总和严格小于类型的位大小。

    像这样的东西。

    更新

    正如@gbg 正确指出的那样，发生溢出后，检查为时已晚，因为未定义行为的选项可能不同。例如，打开自毁系统，如阿丽亚娜 5 号火箭

    因此，您需要提前检查。例如，当添加если a > 0 то b <= (MAX_INT - a)

    • 3

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