MSVC++：无符号整数和溢出的奇怪之处

Question

我有以下代码：

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    string a = "a";
    for(unsigned int i=a.length()-1; i+1 >= 1; --i)
    {
        if(i >= a.length())
        {
            cerr << (signed int)i << "?" << endl;
            return 0;
        }
    }
}

如果我在 MSVC 中进行完全优化编译，我得到的输出是“-1？”。 如果我在调试模式下编译（无优化），我不会得到任何输出（预期）。

我认为标准保证无符号整数以可预测的方式溢出，因此当 i = (unsigned int)(-1), i+1 = 0，循环条件 i + 1 >= 1 失败。 相反，测试以某种方式通过了。 这是编译器错误，还是我在某处做了一些未定义的事情？

Answer 1

我记得 2001 年就遇到过这个问题。我很惊讶它仍然存在。 是的，这是一个编译器错误。

优化器看到

i + 1 >= 1;

理论上，我们可以通过将所有常量放在同一侧来优化它：

i >= (1-1);

因为 i 是无符号的，所以它总是大于或等于零。

请参阅此新闻组讨论 此处。

Answer 2

ISO14882:2003，第 5 节，第 5 段：

如果在计算表达式期间，结果未在数学上定义或不在其类型的可表示值范围内，则行为未定义，除非此类表达式是常量表达式 ( 5.19)，在这种情况下，程序格式错误。

（强调我的。）所以，是的，行为是未定义的。 该标准不保证整数上溢/下溢情况下的行为。

编辑：该标准在其他地方似乎略有冲突。

第 3.9.1.4 节说：

声明为无符号的无符号整数应遵守模 2 n 的算术定律，其中 n 是该特定大小的整数的值表示中的位数。

但第 4.7.2 和 .3 节说：

2) 如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数一致的最小无符号整数（模 2 n，其中 n 是用于表示无符号类型的位数）。 [注意：在二进制补码表示中，此转换是概念性的，位模式没有变化（如果没有截断）。 ]

3) 如果目标类型有符号，并且可以用目标类型（和位域宽度）表示，则该值不会改变； 否则，该值是实现定义的。

（强调我的。）

Answer 3

我不确定，但我认为您可能遇到了错误。

我怀疑问题在于编译器如何处理 for 控件。 我可以想象优化器会做什么：

for(unsigned int i=a.length()-1; i+1 >= 1; --i)   // As written

for (unsigned int i = a.length()-1; i >= 0; --i) // Noting 1 appears twice

for (unsigned int i = a.length()-1; ; --i)   // Because i >= 0 at all times

是否发生这种情况是另一回事，但这可能足以让优化器感到困惑。

使用更标准的循环公式可能会更好：

for (unsigned i = a.length()-1; i-- > 0; )

Answer 4

是的，我刚刚在 Visual Studio 2005 上对此进行了测试，它在调试和发布中的表现肯定有所不同。 我想知道2008年是否解决了这个问题。

有趣的是，它抱怨您从 size_t （.length 的结果）到 unsigned int 的隐式转换，但生成错误代码没有问题。