使用scanf检测整数溢出

Question

最近在回答另一个问题时，我发现了代码存在的问题：

int n;
scanf ("%d", &n);

使用 strtol 函数可以检测溢出，因为在溢出时，最大允许值将被插入到 n 中，并且根据 C11 7.22.1.4 的规定将 errno 设置为指示溢出的值，如下所示：

  

如果正确的值超出了可表示值的范围，则返回LONG_MIN，LONG_MAX，LLONG_MIN，LLONG_MAX，ULONG_MAX或ULLONG_MAX（根据值的返回类型和符号，如果有任何值），并且将ERANGE的宏值存储在 errno 中。

然而，在涉及 scanf 的标准部分中，特别是 C11 7.21.6.2 节，我们看到：

  

如果该对象没有适当的类型，或者如果转换的结果不能表示在对象中，则行为是未定义的。

现在对我来说，这意味着可以返回 任何 值，并且没有提到设置 errno 的任何内容。这一点之所以引起注意，是因为上面链接的问题的提问者正在将 9,999,999,999 输入到 32 位 int 中，并得到了 1,410,065,407，一个值，比类型的极限小了 233，这表明它只是在类型的限制处绕回了。

当我尝试时，我得到了返回值为最大可能的 32 位无符号值 2,147,483,647。

所以我的问题如下。当使用 scanf 函数系列时，如何以可移植的方式检测整数溢出？这是可能的吗？

现在我应该提到，在我的系统（Debian 7）中，在这些情况下实际上将 errno 设置为 ERANGE，但我在标准中找不到任何强制执行此操作的内容。另外，scanf 的返回值为 1，表示成功扫描该项。

- paxdiablo

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我可以看出errno在这里不能很好地工作的一个原因：scanf可以有各种转换。errno适用于哪些转换？（如果设置errno等同于转换失败，那将是明确的，但显然情况并非如此，即使在strtol中也不是如此。） - M Oehm

你的系统是什么？你说“在我的系统上，errno…” - Iharob Al Asimi

@iharob：Debian 7，我会更新问题，但我不是真的在寻求一个特定于实现的东西，而是一个符合标准的“合法”方案。 - paxdiablo

你应该做的第一件事是检查扫描的返回值--它返回成功转换的数量。在你的例子中，如果 (scanf(..) != 1)，那么就会出现错误。 - Anonymouse

深入研究这个问题的意义何在？stdio.h，因此scanf，一直只适用于非常基本的输入。虽然scanf可能对于课堂或简单的数字计算应用程序来说足够好，但您不能安全地依赖它进行更多的操作。如果您想保护用户免受输入错误数据、控制或函数序列的影响，您必须考虑编写自己的库并从输入缓冲区中获取数据。 - Costis Aivalis

Answer 1

唯一可移植的方法是指定字段宽度，例如使用"%4d"（保证适合16位int）或者通过在运行时构建格式字符串并将字段宽度设置为(int)(log(INT_MAX)/log(10))。当然，这也会拒绝例如32000这样的数字，尽管它可以适合16位int。因此，没有令人满意的可移植方法。 POSIX在此处未指定更多内容，也未提及ERANGE。 这个man页提到只有在返回EOF的情况下才设置errno；glibc文档根本不提到ERANGE。

这就引出了一个问题，即对于读取整数，我们应该向初学者推荐什么。我不知道。 scanf有太多未定义和未指定的方面，以至于无法真正有用，fgets不能在生产代码中使用，因为您无法正确处理0字节，并且使用strtol和朋友们进行便携式错误检查需要更多的代码行，而实现该功能自己则相当容易出错。 atoi的行为对于整数溢出也是未定义的。

- mafso