溢出判断

本文介绍了三种判断补码加法运算是否溢出的方法:符号位比较法、进位异或法及双符号位法,并通过实例演示了如何应用这些方法来检测运算结果是否正确。

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补码加法运算溢出判断三种方法:
[方法一]
Xf、Yf分别两个数的符号位,Zf为运算结果符号位。
当Xf =Yf =0(两数同为正),而Zf=1(结果为负)时,负溢出;
当出现Xf =Yf =1(两数同为负),而Zf=0(结果为正),正溢出.
[方法二]
Cs表示符号位的进位,Cp表示最高数值位进位,⊕表示异或。
若 Cs⊕Cp =0 ,无溢出;
若 Cs⊕Cp =1 ,有溢出。
[方法三]
用变形补码进行双符号位运算(正数符为00,负数符号以11)
若运算结果的符号位为"01",则正溢;
若结果双符号为10,则负溢出;
若结果的双符号位为00或11,无溢出。


所谓双符号位判决法是指:

计算机运算溢出检测机制,采用双符号位,00表示正号,11表示负号。如果进位将会导致符号位不一致,从而检测出溢出。结果的符号位为01时,称为上溢;为10时,称为下溢。  
 例如设X = + 1000001,Y = + 1000011,采用双符号为表示X=00 1000001,Y=00 1000011,[X + Y]补=01 0000100,实际上,运算结果产生了正溢出。   
      设x=0.1101,y=-0.0111,符号位为双符号位 ,用补码求x+y,x-y   [x]补+[y]补=00 1101+11 1001=00 0110   [x-y]补=[x]补+[-y]补=00 1101+00 0111=01 0100 结果错误,正溢出   
在确定了运算的字长和数据的表示方法后,数据的范围也就确定了。一旦运算结果超出所能表示的数据范围,就会发生溢出。发生溢出时,运算结果肯定是错误的。当两个同符号的数相加(或者是相异符号数相减)时,运算结果有可能产生溢出。常用的溢出检测机制主要有进位判决法和双符号位判决法。双符号位判决法若采用两位表示符号,即00表示正号、11表示负号,则溢出时两个符号位就不一致了,从而可以判定发生了溢出。
在C语言中,判断一个函数是否会导致栈溢出可以通过以下几种方法进行分析和检测: ### 1. 静态分析 静态分析是通过代码审查或使用静态分析工具来判断函数是否可能引发栈溢出。例如,如果函数中存在无限递归或深度递归调用,就可能导致栈溢出。此外,局部变量占用过多栈空间也可能导致栈溢出。可以通过以下方式识别潜在风险: - 检查递归调用是否设置了合理的终止条件。 - 分析局部变量的大小,尤其是大型数组或结构体。 - 使用静态分析工具(如 `splint`、`Coverity` 等)来检测潜在的栈溢出问题 [^1]。 ### 2. 动态分析 动态分析是通过运行程序并监控其行为来检测栈溢出。可以使用以下工具和方法: - **调试器**:使用 `gdb` 等调试器跟踪程序的执行流程,观察函数调用栈的变化,查看栈指针(ESP)的变化情况 [^2]。 - **内存检测工具**:使用 `Valgrind` 或 `AddressSanitizer` 等工具检测栈溢出问题。这些工具可以检测到非法内存访问和栈溢出等运行时错误。 ### 3. 编写测试代码 可以通过编写测试代码来模拟可能导致栈溢出的场景。例如,编写一个递归函数,使其不断调用自身,直到栈溢出发生: ```c #include <stdio.h> void recursive_function(int depth) { char buffer[1024]; // 分配较大的局部变量 printf("Depth: %d\n", depth); recursive_function(depth + 1); } int main() { recursive_function(0); return 0; } ``` 运行上述代码时,可以通过观察程序是否崩溃或调试器是否报告栈溢出错误来判断是否存在栈溢出 [^2]。 ### 4. 操作系统限制 操作系统通常会对栈的大小进行限制。可以通过命令行工具(如 `ulimit`)查看当前进程的栈大小限制: ```bash ulimit -s ``` 如果程序的栈使用量接近或超过该限制,则可能导致栈溢出 [^1]。 ### 5. 栈保护机制 某些编译器(如 GCC)提供了栈保护机制,例如 `-fstack-protector` 选项,可以在运行时检测栈溢出。启用该选项后,编译器会在函数入口和出口插入额外的检查代码,以防止栈溢出攻击 [^3]。 ### 示例代码:使用调试器检测栈溢出 以下是一个使用 `gdb` 调试器检测栈溢出的示例: ```bash gdb ./your_program (gdb) run (gdb) backtrace ``` 通过 `backtrace` 命令可以查看函数调用栈,帮助定位导致栈溢出的函数 。 ---
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