mozilla::CheckedInt<T>为整数类型T提供溢出检查的整数数学(使用clang和gcc上可用的编译器intrinsic)。该代码是在MPL 2.0下编写的，并且依赖于三个(integertypetrait .h, Attributes.h和Compiler.h)其他仅针对标头的非标准库标头以及mozilla特定的断言机制。如果导入代码，可能需要替换断言机制。

尝试这个宏来测试32位机器的溢出位(改编自Angel Sinigersky的解决方案)

#define overflowflag(isOverflow){   \
size_t eflags;                      \
asm ("pushfl ;"                     \
     "pop %%eax"                    \
    : "=a" (eflags));               \
isOverflow = (eflags >> 11) & 1;}

我将其定义为宏，因为否则溢出位将被覆盖。

下面是上面代码段的一个小应用程序:

#include <cstddef>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <conio.h>
#if defined( _MSC_VER )
#include <intrin.h>
#include <oskit/x86>
#endif

using namespace std;

#define detectOverflow(isOverflow){     \
size_t eflags;                      \
asm ("pushfl ;"                     \
    "pop %%eax"                     \
    : "=a" (eflags));               \
isOverflow = (eflags >> 11) & 1;}

int main(int argc, char **argv) {

    bool endTest = false;
    bool isOverflow;

    do {
        cout << "Enter two intergers" << endl;
        int x = 0;
        int y = 0;
        cin.clear();
        cin >> x >> y;
        int z = x * y;
        detectOverflow(isOverflow)
        printf("\nThe result is: %d", z);
        if (!isOverflow) {
            std::cout << ": no overflow occured\n" << std::endl;
        } else {
            std::cout << ": overflow occured\n" << std::endl;
        }

        z = x * x * y;
        detectOverflow(isOverflow)
        printf("\nThe result is: %d", z);
        if (!isOverflow) {
            std::cout << ": no overflow ocurred\n" << std::endl;
        } else {
            std::cout << ": overflow occured\n" << std::endl;
        }

        cout << "Do you want to stop? (Enter \"y\" or \"Y)" << endl;

        char c = 0;

        do {
            c = getchar();
        } while ((c == '\n') && (c != EOF));

        if (c == 'y' || c == 'Y') {
            endTest = true;
        }

        do {
            c = getchar();
        } while ((c != '\n') && (c != EOF));

    } while (!endTest);
}

x86指令集包括一个无符号乘法指令，它将结果存储到两个寄存器中。要使用C中的指令，可以在64位程序(GCC)中编写以下代码:

unsigned long checked_imul(unsigned long a, unsigned long b) {
  unsigned __int128 res = (unsigned __int128)a * b;
  if ((unsigned long)(res >> 64))
    printf("overflow in integer multiply");
  return (unsigned long)res;
}

对于32位程序，需要使结果为64位，参数为32位。

另一种方法是使用依赖于编译器的intrinsic来检查标志寄存器。关于溢出的GCC文档可以从6.56内置函数执行溢出检查算术中找到。

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。

从C23开始，标准头文件<stdckdint.h>提供了以下三个类函数宏:

bool ckd_add(type1 *result, type2 a, type3 b);
bool ckd_sub(type1 *result, type2 a, type3 b);
bool ckd_mul(type1 *result, type2 a, type3 b);

其中type1, type2和type3是任何整数类型。这些函数分别以任意精度对a和b进行加、减或乘，并将结果存储在*result中。如果结果不能由type1精确表示，则函数返回true("计算已溢出")。(任意精确是一种错觉;计算速度非常快，自20世纪90年代初以来几乎所有可用的硬件都可以在一个或两个指令内完成。)

重写OP的例子:

unsigned long b, c, c_test;
// ...
if (ckd_mul(&c_test, c, b))
{
    // returned non-zero: there has been an overflow
}
else
{
    c = c_test; // returned 0: no overflow
}

C_test包含所有情况下可能溢出的乘法结果。

早在C23之前，GCC 5+和Clang 3.8+就提供了以同样方式工作的内置程序，除了结果指针是最后传递而不是第一个传递:__builtin_add_overflow， __builtin_sub_overflow和__builtin_mul_overflow。这些也适用于小于int的类型。

unsigned long b, c, c_test;
// ...
if (__builtin_mul_overflow(c, b, &c_test))
{
    // returned non-zero: there has been an overflow
}
else
{
    c = c_test; // returned 0: no overflow
}

Clang 3.4+引入了具有固定类型的算术溢出内置函数，但它们的灵活性要低得多，而且Clang 3.8现在已经可用很长时间了。如果你需要使用__builtin_umull_overflow，尽管有更方便的更新选项。

Visual Studio的cl.exe没有直接的等价物。对于无符号加减法，包括<intrin.h>将允许您使用addcarry_uNN和subborrow_uNN(其中NN是位数，如addcarry_u8或subborrow_u64)。他们的签名有点迟钝:

unsigned char _addcarry_u32(unsigned char c_in, unsigned int src1, unsigned int src2, unsigned int *sum);
unsigned char _subborrow_u32(unsigned char b_in, unsigned int src1, unsigned int src2, unsigned int *diff);

C_in /b_in是输入的进位/借位标志，返回值是输出的进位/借位。它似乎没有符号运算或乘法的等价物。

另外，Clang for Windows现在已经可以投入生产(对于Chrome来说已经足够好了)，所以这也是一个选择。

这里有一个非常快速的方法来检测溢出，至少是加法，这可能会为乘法、除法和乘方提供线索。

其思想是，正是因为处理器会让值归零，而C/ c++是从任何特定的处理器抽象出来的，你可以:

uint32_t x, y;
uint32_t value = x + y;
bool overflow = value < (x | y);

这既确保了如果一个操作数为零，另一个操作数为零，则不会错误地检测到溢出，而且比前面建议的许多NOT/XOR/ and /test操作要快得多。

正如所指出的，这种方法虽然比其他更精细的方法更好，但仍然是可优化的。以下是包含优化的原始代码的修订:

uint32_t x, y;
uint32_t value = x + y;
const bool overflow = value < x; // Alternatively "value < y" should also work

一种更有效、更廉价的检测乘法溢出的方法是:

uint32_t x, y;
const uint32_t a = (x >> 16U) * (y & 0xFFFFU);
const uint32_t b = (x & 0xFFFFU) * (y >> 16U);
const bool overflow = ((x >> 16U) * (y >> 16U)) +
    (a >> 16U) + (b >> 16U);
uint32_t value = overflow ? UINT32_MAX : x * y;

这将导致UINT32_MAX溢出，或乘法的结果。在这种情况下，允许对有符号整数进行乘法运算是严格未定义的行为。

值得注意的是，这使用部分Karatsuba方法乘法分解来计算64位乘法的高32位，以检查是否应该设置它们中的任何一个，以了解32位乘法是否溢出。

如果使用c++，你可以把这个转换成一个简洁的小lambda来计算溢出，这样检测器的内部工作就被隐藏了:

uint32_t x, y;
const bool overflow
{
    [](const uint32_t x, const uint32_t y) noexcept -> bool
    {
        const uint32_t a{(x >> 16U) * uint16_t(y)};
        const uint32_t b{uint16_t(x) * (y >> 16U)};
        return ((x >> 16U) * (y >> 16U)) + (a >> 16U) + (b >> 16U);
    }(x, y)
};
uint32_t value{overflow ? UINT32_MAX : x * y};