什么是整数溢出(整数溢出问题)

导语：整数溢出

如果一个整数用来计算一些敏感数值，如缓冲区大小或数值索引，就会产生潜在的危险。通常情况下，整数溢出并没有改写额外的内存，不会直接导致任意代码执行，但是它会导致栈溢出和堆溢出，而后两者都会导致任意代码执行。由于整数溢出发生之后，很难被立即察觉，比较难用一个有效的方法去判断是否出现或者可能出现整数溢出。

关于整数的异常情况主要有三种：（1）溢出，只有有符号数才会发生溢出。有符号数的最高位表示符号，在两正或两负相加时，有可能改变符号位的值，产生溢出。溢出标志OF可检测有符号数的溢出；（2）回绕，无符号数0-1时会变成最大的数，如1字节的无符号数会变为255，而255+1会变成最小数0。进位标志CF可检测无符号数的回绕；（3）截断，将一个较大宽度的数存入一个宽度小的操作数中，高位发生截断。

我们先来看有符号整数，这一类整数用于表示正值、负值和零，范围取决于为该类型分配的位数及其表示方式（原码、反码、补码）。当有符号数的运算结果不能用结果类型表示时就会发生溢出，可以分为上溢出和下溢出两种。

无符号数的运算是永远不会溢出的，它就像钟表一样无限循环，到达最大值的时候也就是回到了最小值，我们把这种现象叫作回绕，因此一个无符号整数表达式也永远不会得到小于零的值，如下所示。

下面是两个加法截断和乘法截断的例子。

整数转换是一种用于表示赋值、类型强制转换或者计算的结果值的底层数据类型的改变，这种转换可能是显式的（通过类型申明转换）也可能是隐式的（通过算数运算转换）。如果具有某个宽度的类型向一种具有更大宽度的类型转换，通常会保留数学值，但如果反过来，就会导致高位丢失，例如把一个unsigned char加到一个signed char上。具体来看就是下面两种错误：第一，损失值，当转换为一种更小宽度的类型时会损失值；第二，损失符号，从有符号类型转换为无符号类型时会损失符号。

其中，整型提升是指当计算表达式中包含了不同宽度的操作数时，较小宽度的操作数会被提升到和较大操作数一样的宽度，然后再进行计算。如下所示。

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