为什么使用 GCC 在 x86 上有符号整数溢出会导致无限循环？

x86 上 GCC 整数溢出导致无限循环

简介
在以下代码片段中，整数使用 GCC 的 x86 上的溢出意外地导致无限循环，而不是预期的包装行为：

int i = 0x10000000;
do {
  i += i;
} while (i > 0);

分析
x86 CPU 上的整数算术通常遵循二进制补码表示的环绕行为。然而，在上述代码中，有符号整数溢出导致程序进入无限循环。

问题
有符号整数溢出的未定义行为导致 x86 上出现不可预测的结果。 GCC 假设整数不会溢出并优化循环测试。因此，循环无限期地继续下去。

观察

• 无限循环仅在启用优化 (-O2) 的情况下发生。
• 禁用优化 (-O0) 会导致正确的行为。
• 其他变体(i *= 2) 也失败，而 i

说明
当发生整数溢出时，CPU 的状态标志不会更新。假设没有溢出，编译器不会检查标志并继续循环，从而导致无限循环。

解决方案
为了确保所需的环绕行为，编译器应使用标志 -fwrapv。此标志支持明确定义的整数溢出语义，但可能会对性能产生影响。

结论
有符号整数溢出是未定义的行为，可能会导致不可预测的结果。编译器可能会基于没有溢出的假设进行优化，从而导致意外的行为。使用 -fwrapv 可以强制环绕行为，但应权衡潜在的性能影响。

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