​​Проверяем на целочисленное переполнение

По просьбам трудящихся рассказываю, как определить, произошло переполнение или нет.

Почти очевидно, что если переполнение - это неопределенное поведение, то мы не хотим, чтобы оно возникало. Ну или хотя бы хотим, чтобы нам сигнализировали о таком событии и мы что-нибудь с ним сделали.

Какие вообще бывают переполнения по типу операции? Если мы складываем 2 числа, то их результат может не влезать в нужное количество разрядов. Вычитание тоже может привести к переполнению, если оба числа будут сильно негативные(не будьте, как эти числа). Умножение тоже, очевидно, может привести к overflow. А вот деление не может. Целые числа у нас не могут быть по модулю меньше единицы, поэтому деление всегда неувеличивает модуль делимого. Значит и переполнится оно не может.

И какая радость, что популярные компиляторы GCC и Clang уже за нас сделали готовые функции, которые могут проверять на signed integer overflow!

bool __builtin_add_overflow(type1 a, type2 b, type3 *res);
bool __builtin_sub_overflow(type1 a, type2 b, type3 *res);
bool __builtin_mul_overflow(type1 a, type2 b, type3 *res);

Они возвращают false, если операция проведена штатно, и true, если было переполнение. Типы type1, type2 и type3 должны быть интегральными типами.

Пользоваться функциями очень просто. Допустим мы решаем стандартную задачку по перевороту инта. То есть из 123 нужно получить 321, из 7493 - 3947, и тд. Задачка плевая, но есть загвоздка. Не любое число можно так перевернуть. Модуль максимального инта ограничивается двумя миллиадрами с копейками. Если у входного значения будут заняты все разряды и на конце будет 9, то перевернутое число уже не влезет в инт. Такие события хотелось бы детектировать и возвращать в этом случае фигу.

std::optional<int32_t> decimal_reverse(int32_t value) {
  int32_t result{};
  while (value) {
    if (__builtin_mul_overflow(result, 10, &result) or
      __builtin_add_overflow(result, value % 10, &result))
      return std::nullopt;
    value /= 10;
  }
  return result;
}

int main() {
  if (decimal_reverse(1234567891).has_value()) {
    std::cout << decimal_reverse(1234567891).value() << std::endl;
  } else {
    std::cout << "Reversing cannot be perform due overflow" << std::endl;
  }
  
  if (decimal_reverse(1234567894).has_value()) {
    std::cout << decimal_reverse(1234567894).value() << std::endl;
  } else {
    std::cout << "Reversing cannot be perform due overflow" << std::endl;
  }
}

// OUTPUT:
// 1987654321
// Reversing cannot be perform due overflow

Use ready-made solutions. Stay cool.

#cppcore #compiler