為什麼整數溢位會導致此 C 程式碼中的未定義行為和無限迴圈？

為什麼這個循環會產生「警告：迭代 3u 呼叫未定義行為」並輸出超過 4 行？

問題源自於整數溢位。在迴圈中，變數 i 乘以一個大常數 (1,000,000,000)，這會導致整數溢位。當算術運算的結果超過基礎資料型別可以容納的最大值或最小值時，就會發生溢位。這會導致未定義的行為，因為 C 語言規範將其開放給編譯器的實作來處理此類情況。

為什麼 i 的值會受到溢位操作的影響？

當發生整數溢位時，C 語言規範聲明該行為是未定義的，這意味著任何事情都可能發生。在這種特定情況下，編譯器可能會將溢位的值解釋為負數，導致迴圈的後續迭代出現意外結果。

此特定行為的根本原因為何？

當 C 和 C 中存在整數溢位時，編譯器可能會透過假設 i ≤ 2 來最佳化循環，因為 i 大於 2 的每次迭代都有未定義的行為。此最佳化導致循環條件始終為 true，從而導致無限循環。

彙編程式碼分析

檢查產生的彙編程式碼揭示了一個關鍵細節：缺少循環的終止條件。在有缺陷的程式碼的彙編程式碼中，沒有檢查循環終止條件的比較或分支指令，從而導致無限循環。然而，在更正後的程式碼的彙編程式碼中，存在終止條件，防止無限循環。

調試和避免未定義行為的建議

為了避免這種情況問題，啟用所有有用的警告並使用調試標誌進行調試至關重要。例如，使用 -Wall （啟用所有有用的警告）和 -ftrapv （在溢出時捕獲程式）將捕獲整數溢出並有助於防止無限循環。此外，使用 Clang 的 -fcatch-undefined-behavior 標誌可以偵測並擷取更多未定義行為的實例，儘管它不能保證擷取所有實例。

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