C语言中的整型溢出和移位溢出

1 整型溢出

   原文链接：https://coolshell.cn/articles/11466.html  

  1.1 无符号整型溢出和有符号整型溢出

   对于unsigned整型溢出，C的规范是有定义的——“溢出后的数会以2^(8*sizeof(type))作模运算”，也就是说，如果一个unsigned char（1字符，8bits）溢出了，会把溢出的值与256求模。例如：

unsigned char x = 0xff;
printf ( "%d\n" , ++x);

上面的代码会输出：0 （因为0xff + 1是256，与2^8求模后就是0）

   对于signed整型的溢出，C的规范定义是“undefined behavior”，也就是说，编译器爱怎么实现就怎么实现。对于大多数编译器来说，算得啥就是啥。比如：

signed char x =0x7f; //注：0xff就是-1了，因为最高位是1也就是负数了
printf ( "%d\n" , ++x);

上面的代码会输出：-128

signed整型溢出规律一般呈环形变化：

   1.2 溢出带来的问题

   (1)整形溢出导致死循环          

#define MAX_LEN 32767

... ...
short len = 0;

while (len < MAX_LEN) {
len += 2;
}

    当short变量len自加到32766时，再次自加就会溢出变成-32768，始终不能大于32767，导致死循环发生。

   (2)类型转换带来的溢出问题

int copy_something(char *buf, int len)
{
    #define MAX_LEN 256
    char mybuf[MAX_LEN];
     ... ...

     if(len > MAX_LEN){ // [1]
         return -1;
     }

     return memcpy(mybuf, buf, len);
}

      函数入参len是signed int类型，而memcpy第三个参数类型是size_t(一般为unsigned 类型)。于是，len会被提升为unsigned，而如果我们给len传一个负数的实参，会通过if的检查，但在memcpy里会被提升为一个正数，于是mybuf数组就overflow了。这个会导致mybuf缓冲区后面的数据被重写。

2 移位溢出

   左移：丢弃最高位，低位补0

   右移：对于有符号数，正数补0，负数补1

   左移和右移运算过程中也会发生溢出，移位位数并不是可以任意。当移位位数超过该数值类型的最大位数时，编译器会用移位位数去模该类型位数，然后按照余数进行移位。

例如：左移溢出

int main()
{
  int i=1;

  i=i<<33;
  printf("%d\n",i);
  return 0;
}

结果：
2

左移位数为33，变量i为32位，故左移位数实际为：33%32=1，结果为2