Pourquoi le débordement d'entier signé sur x86 avec GCC provoque-t-il une boucle infinie ?

Débordement d'entier sur x86 avec GCC provoquant une boucle infinie

Introduction
Dans l'extrait de code suivant, entier le débordement sur x86 avec GCC conduit de manière inattendue à une boucle infinie au lieu du bouclage attendu behavior :

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

Analyse
L'arithmétique des nombres entiers sur les processeurs x86 suit généralement le comportement de bouclage de la représentation en complément à deux. Cependant, dans le code susmentionné, le dépassement d'entier signé fait entrer le programme dans une boucle infinie.

Le problème
Le comportement non défini du dépassement d'entier signé permet des résultats imprévisibles sur x86. . GCC suppose que les entiers ne déborderont pas et optimise le test de boucle. En conséquence, la boucle continue indéfiniment.

Observations

• La boucle infinie se produit uniquement avec les optimisations activées (-O2).
• La désactivation des optimisations (-O0) entraîne un comportement correct.
• D'autres variantes (i *= 2) échouent également, tandis que i <<= 1 réussit.

Explication
Lors d'un dépassement d'entier, les indicateurs d'état du processeur ne sont pas mis à jour. Le compilateur, en supposant qu'il n'y a pas de débordement, ne vérifie pas les indicateurs et poursuit la boucle, conduisant à une boucle infinie.

Résolution
Pour garantir le comportement de bouclage souhaité, le compilateur flag -fwrapv doit être utilisé. Cet indicateur permet une sémantique de dépassement d'entier bien définie, mais peut avoir des implications en termes de performances.

Conclusion
Le dépassement d'entier signé est un comportement non défini et peut conduire à des résultats imprévisibles. Les compilateurs peuvent optimiser sur la base de l'hypothèse d'absence de débordement, ce qui entraîne un comportement inattendu. L'utilisation de -fwrapv peut imposer un comportement de bouclage, mais doit être mise en balance avec les impacts potentiels sur les performances.

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