溢出发生了，但 errno 不是 ERANGE。这是怎么发生的？

Question

我正在尝试利用 errno 来检测是否执行了导致溢出的操作。然而，虽然我编写了一个故意造成溢出的函数，但 errno == ERANGE 是错误的。这是怎么回事？

以下是代码：

#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    unsigned char c = 0;
    int i;

    for (i = 0; i< 300; i++) {
        errno = 0;
        c = c + 1;
        if (errno == ERANGE) {// we have a range error
            printf("Overflow. c = %u\n", c);
        } else {
            printf("No error. c = %u\n", c);
        }
    }
    return 0;
}

我原本期望在将255加1的时候会出现溢出错误，但是却没有出现。以下是（截取的）输出结果：

No error. c = 245
No error. c = 246
No error. c = 247
No error. c = 248
No error. c = 249
No error. c = 250
No error. c = 251
No error. c = 252
No error. c = 253
No error. c = 254
No error. c = 255
No error. c = 0
No error. c = 1
No error. c = 2
No error. c = 3
No error. c = 4
No error. c = 5
No error. c = 6
No error. c = 7
No error. c = 8
No error. c = 9

有人能解释一下为什么它没有检测到错误，以及我要如何更改它或制作一个可以检测是否溢出的函数吗？请注意：最终我想使用long int来做这件事，所以不能简单地将它转换为更大的数据类型。

编辑：

我后来找到了一些简单的函数，可以分别检测整数数据类型的加法和乘法溢出。虽然它并不涵盖所有情况，但它涵盖了很多情况。

乘法：

int multOK(long x, long y)
/* Returns 1 if x and y can multiply without overflow, 0 otherwise */
{
    long p = x*y;

    return !x || p/x == y;
}

有符号数加法：

int addOK(long x, long y)
/* Returns 1 if x and y can add without overflow, 0 otherwise */
{
    long sum = x+y;
    int neg_over = (x < 0) && (y < 0) && (sum >= 0);
    int pos_over = (x >= 0) && (y >= 0) && (sum < 0);
    return !neg_over && !pos_over;
}

无符号加法：

int unsignedAddOK(unsigned long x, unsigned long y)
/* Returns 1 if x and y can add without overflow, 0 otherwise */
{
    unsigned long sum = x+y;

    return sum > x && sum > y;
}

- limp_chimp

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简单的递增操作不会引发错误，因此errno不会被设置。函数（例如strtod）会设置errno。 - jedwards

此外，查看 <limits.h> 可能会有所帮助，以及 这个相关问题。 - jedwards

你可能希望使用一种检查整数溢出的语言（例如Ada或使用checked的C#），或者一种透明支持任意精度算术的语言（例如Python，Lisp，Haskell等）。 - Dietrich Epp

Answer 1

据我所知，errno是由函数设置的。它无法检测加法溢出错误，除非您创建自己的函数来检测。您可以测试结果是否小于其中一个操作数。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    unsigned char c = 0, result = 0;
    int i;

    for (i = 0; i< 300; i++) {
        result = c + 1;
        if (result < c) {// we have a range error
            printf("Overflow. c = %u\n", result);
        } else {
            c = result;
            printf("No error. c = %u\n", c);
        }
    }
    return 0;
}

- NullEntity

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是的，但这并不能涵盖所有可能性。例如，如果您添加一个值，该值本身超过了溢出限制，例如尝试将300添加到char中，则取决于“c”的原始值，您仍然可能得到一个大于“c”的数字，但仍然是错误的。 - limp_chimp

Answer 2

Errno不是处理器集变量，它仅被系统调用和一些标准函数用于报告错误。

我不知道检测你所问的任何技术，除了在每个循环迭代中验证c < c + 1。

编辑：经过一些研究，我发现这个关于状态寄存器的维基百科，它是CPU标志，指示此类错误。

- tomahh

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此帖子解释了为什么没有标准的状态寄存器检查。 - tomahh

Answer 3

除了其他人提到的关于errno的问题外，您正在使用unsigned char作为计数器。无符号类型被明确定义为环绕。换句话说，当c是8位unsigned char时，计算c=255; c=c+1;并不是错误：结果总是0。

- han

Answer 4

整数溢出是未定义行为。未定义行为不是可检测的条件。这是终局。一旦您调用了未定义行为，您就无法得出关于程序状态的任何结论。

除此之外，errno 与算术表达式无关。它用于报告库函数中的错误。

- R.. GitHub STOP HELPING ICE