有一种方法可以确定一个操作是否可能溢出，使用操作数中最高位的位置和一些基本的二进制数学知识。

对于加法，任何两个操作数的结果(最多)比最大操作数的最高1位多1位。例如:

bool addition_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a), b_bits=highestOneBitPosition(b);
    return (a_bits<32 && b_bits<32);
}

对于乘法，任何两个操作数的结果(最多)是操作数的位数之和。例如:

bool multiplication_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a), b_bits=highestOneBitPosition(b);
    return (a_bits+b_bits<=32);
}

类似地，你可以像这样估计a的b次方结果的最大大小:

bool exponentiation_is_safe(uint32_t a, uint32_t b) {
    size_t a_bits=highestOneBitPosition(a);
    return (a_bits*b<=32);
}

(当然，用比特数代替目标整数。)

我不确定确定数字中最高的1位位置的最快方法，这里有一个蛮力方法:

size_t highestOneBitPosition(uint32_t a) {
    size_t bits=0;
    while (a!=0) {
        ++bits;
        a>>=1;
    };
    return bits;
}

它不是完美的，但它能让你在做运算之前知道是否有两个数会溢出。我不知道它是否会比您建议的方式检查结果更快，因为highestOneBitPosition函数中的循环，但它可能会(特别是如果您事先知道操作数中有多少位)。

为了扩展Head Geek的答案，有一种更快的方法来执行addition_is_safe;

bool addition_is_safe(unsigned int a, unsigned int b)
{
    unsigned int L_Mask = std::numeric_limits<unsigned int>::max();
    L_Mask >>= 1;
    L_Mask = ~L_Mask;

    a &= L_Mask;
    b &= L_Mask;

    return ( a == 0 || b == 0 );
}

这使用了机器架构安全，64位和32位无符号整数仍然可以正常工作。基本上，我创建了一个掩码，它将屏蔽除最重要的位外的所有内容。然后，对两个整数进行掩码，如果其中任何一个没有设置该位，则加法是安全的。

如果在某个构造函数中预初始化掩码，这将更快，因为它永远不会改变。

这里有一个“不可移植”的解决方案。Intel x86和x64 cpu有所谓的eflags寄存器，在每次整数算术运算后由处理器填充。我将跳过这里的详细描述。相关的标志是“溢出”标志(掩码0x800)和“携带”标志(掩码0x1)。为了正确地解释它们，应该考虑操作数是有符号类型还是无符号类型。

下面是一个从C/ c++中检查标志的实用方法。下面的代码可以在Visual Studio 2005或更新版本(32位和64位)上运行，也可以在GNU C/ c++ 64位上运行。

#include <cstddef>
#if defined( _MSC_VER )
#include <intrin.h>
#endif

inline size_t query_intel_x86_eflags(const size_t query_bit_mask)
{
    #if defined( _MSC_VER )

        return __readeflags() & query_bit_mask;

    #elif defined( __GNUC__ )
        // This code will work only on 64-bit GNU-C machines.
        // Tested and does NOT work with Intel C++ 10.1!
        size_t eflags;
        __asm__ __volatile__(
            "pushfq \n\t"
            "pop %%rax\n\t"
            "movq %%rax, %0\n\t"
            :"=r"(eflags)
            :
            :"%rax"
            );
        return eflags & query_bit_mask;

    #else

        #pragma message("No inline assembly will work with this compiler!")
            return 0;
    #endif
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int x = 1000000000;
    int y = 20000;
    int z = x * y;
    int f = query_intel_x86_eflags(0x801);
    printf("%X\n", f);
}

如果操作数相乘而没有溢出，则query_intel_eflags(0x801)将得到0的返回值，即既没有设置进位标志，也没有设置溢出标志。在提供的main()示例代码中，发生溢出，并且两个标志都被设置为1。这个检查并不意味着任何进一步的计算，所以它应该相当快。

测试溢出的简单方法是通过检查当前值是否小于前一个值来进行验证。例如，假设你有一个循环输出2的幂:

long lng;
int n;
for (n = 0; n < 34; ++n)
{
   lng = pow (2, n);
   printf ("%li\n", lng);
}

添加溢出检查的方式，我描述的结果如下:

long signed lng, lng_prev = 0;
int n;
for (n = 0; n < 34; ++n)
{
    lng = pow (2, n);
    if (lng <= lng_prev)
    {
        printf ("Overflow: %i\n", n);
        /* Do whatever you do in the event of overflow.  */
    }
    printf ("%li\n", lng);
    lng_prev = lng;
}

它既适用于无符号值，也适用于正负符号值。

当然，如果您想对递减值而不是递增值执行类似的操作，您可以将<=符号翻转，使其为>=，假设下溢的行为与溢出的行为相同。坦率地说，这是在不访问CPU溢出标志的情况下所获得的可移植性(这将需要内联汇编代码，使您的代码在实现之间无法移植)。

警告:GCC在使用-O2编译时会优化掉溢出检查。 选项-Wall会在某些情况下给你一个警告

if (a + b < a) { /* Deal with overflow */ }

但在这个例子中不是:

b = abs(a);
if (b < 0) { /* Deal with overflow */ }

唯一安全的方法是在溢出发生之前检查溢出，正如CERT论文中所描述的那样，系统地使用这种方法将非常繁琐。

使用-fwrapv编译可以解决这个问题，但会禁用一些优化。

我们迫切需要一个更好的解决方案。我认为编译器应该发出一个警告，默认情况下，优化依赖于溢出没有发生。目前的情况允许编译器优化掉溢出检查，这在我看来是不可接受的。

另一种使用汇编语言的解决方案是外部过程。下面是在Linux x64下使用g++和fasm进行无符号整数乘法的示例。

这个过程将两个无符号整数参数相乘(32位)(根据amd64的规范(第3.2.3节参数传递)。

如果类为INTEGER，则使用序列%rdi、%rsi、%rdx、%rcx、%r8和%r9的下一个可用寄存器

(edi和esi寄存器在我的代码))，并返回结果或0，如果发生溢出。

format ELF64

section '.text' executable

public u_mul

u_mul:
  MOV eax, edi
  mul esi
  jnc u_mul_ret
  xor eax, eax
u_mul_ret:
ret

测试:

extern "C" unsigned int u_mul(const unsigned int a, const unsigned int b);

int main() {
    printf("%u\n", u_mul(4000000000,2)); // 0
    printf("%u\n", u_mul(UINT_MAX/2,2)); // OK
    return 0;
}

将程序链接到asm对象文件。在我的例子中，在Qt Creator中将它添加到一个.pro文件中的LIBS中。