__int128@min负值的UDL(用户定义的文字）整数溢出

Integer overflow with UDL (user defined literal) for __int128 @ min negative value

本文关键字：文字 溢出 整数 定义 int128@min UDL 用户      更新时间：2023-10-16

为了清晰和简单起见，我将缩短以下数字如下：

  • −170,141,183,460,469,231,731,687,303,715,884,105,728作为-170…728
  • 170,141,183,460,469,231,731,687,303,715,884,105,727作为170…727

这些数字表示128位有符号整数(gcc中的__int128(的最小值和最大值。

我为这种数据类型实现了用户定义的文字(原始文字(，因为gcc没有提供定义这种类型的常量的方法：_u128用于unsigned __int128，_i128用于__int128。

减号字符不是UDL的一部分，而是应用于UDL结果的一元减号运算符。

因此，对于-ddddd_i128(其中d是一个数字(，UDL计算一个具有正值ddddd的有符号__int128，然后编译器将对其应用一元减号运算符。到目前为止，一切都很好。

问题出在-170…128_i128(它应该是__int128的有效值(上：
UDL计算刚好在__int128范围之外的有符号__int128正数170…128，从而导致未定义行为(有符号整数溢出(。

有什么解决方案可以用UDL表示这个数字常数吗？

我的UDL是声明的(目前只是一个非常常量表达式，loopy版本((它们是原始文字(：

unsigned __int128 operator"" _u128(char const *str);
__int128 operator"" _i128(char const *str);

一些用法：

  1000000000000000000000000000000000_i128
  -1000000000000000000000000000000000_i128
  -170141183460469231731687303715884105728_i128 // <-- this has UB
  170141183460469231731687303715884105727_u128
  340282366920938463463374607431768211455_u128

我知道有多种方法可以定义常数-170…728，比如移位、数学运算，但我希望能够以一致的方式创建它，例如，我不希望出现这种情况：你可以使用这个UDL创建任何常数，除了-170…728_i128，你必须使用额外的技巧。

这本质上与实现者在实现<limits.h>时遇到的问题相同：INT_MIN(在典型的32位系统上(不能定义为-2147483648。它可以(通常(定义为(-2147483647 - 1)。你必须做一些类似的事情。可能没有任何方法可以用一个否定运算符和文字来表示最负的数字，但这没关系：根本不需要它。

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