GCC가 있는 x86에서 부호 있는 정수 오버플로로 인해 무한 루프가 발생하는 이유는 무엇입니까?

GCC를 사용하는 x86의 정수 오버플로로 인해 무한 루프 발생

소개
다음 코드 조각에서 정수 GCC가 포함된 x86의 오버플로로 인해 예상되는 래핑 대신 무한 루프가 발생합니다. 동작:

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

분석
x86 CPU의 정수 연산은 일반적으로 2의 보수 표현의 순환 동작을 따릅니다. 그러나 앞서 언급한 코드에서는 부호 있는 정수 오버플로로 인해 프로그램이 무한 루프에 빠지게 됩니다.

문제
부호 있는 정수 오버플로의 정의되지 않은 동작으로 인해 x86에서 예측할 수 없는 결과가 발생할 수 있습니다. . GCC는 정수가 오버플로되지 않을 것이라고 가정하고 루프 테스트를 최적화합니다. 결과적으로 루프는 무기한 계속됩니다.

Observations

• 무한 루프는 최적화가 활성화된 경우에만 발생합니다(-O2).
• 최적화를 비활성화(-O0)하면 올바른 동작이 발생합니다.
• 기타 변형(i *= 2)도 실패하고 i <<= 1 성공합니다.

설명
정수 오버플로가 발생하면 CPU의 상태 플래그가 업데이트되지 않습니다. 컴파일러는 오버플로가 없다고 가정하고 플래그를 확인하지 않고 루프를 진행하여 무한 루프로 이어집니다.

해결 방법
원하는 랩어라운드 동작을 보장하기 위해 컴파일러는 플래그 -fwrapv를 사용해야 합니다. 이 플래그는 잘 정의된 정수 오버플로 의미 체계를 활성화하지만 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

결론
부호 있는 정수 오버플로는 정의되지 않은 동작이며 예측할 수 없는 결과를 초래할 수 있습니다. 컴파일러는 오버플로가 없다는 가정에 따라 최적화할 수 있으며 이로 인해 예기치 않은 동작이 발생할 수 있습니다. -fwrapv를 사용하면 랩어라운드 동작을 적용할 수 있지만 잠재적인 성능 영향을 고려해야 합니다.

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