为什么gcc-multilib输出对位操作不正确？

Question

bug.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = 0x7fffffff;
    printf("%x\n", x);
    printf("%x\n", ~x);
    printf("%x\n", ~x + ~x);
    printf("%x\n", !(~x + ~x));
}

我使用gcc -m32 bug.c -o bug进行编译，输出如下：

7fffffff
80000000
0
0

它应该输出

7fffffff
80000000
0
1

我在Ubuntu 20.04上使用gcc 9.3和gcc-multilib。我还对gcc8和gcc10进行了测试。当我使用clang时，输出是正确的。有人知道为什么会这样吗？

Answer 1

使用-Wall -Wextra -pedantic -fanalyzer -fsanitize=undefined选项启用所有警告和未定义的行为清除器，您将看到gcc输出此错误

example.cpp:8:11: runtime error: signed integer overflow: -2147483648 * 2 cannot be represented in type 'int'

您还可以指定更多的杀菌剂，比如这个-fsanitize=signed-integer-overflow,leak,undefined,address。

参见编译器资源管理器上的演示。请注意，Clang还报告了UB：

example.cpp:8:23: runtime error: signed integer overflow: -2147483648 + -2147483648 cannot be represented in type 'int'
SUMMARY: UndefinedBehaviorSanitizer: undefined-behavior example.cpp:8:23 in 
example.cpp:9:25: runtime error: signed integer overflow: -2147483648 + -2147483648 cannot be represented in type 'int'
SUMMARY: UndefinedBehaviorSanitizer: undefined-behavior example.cpp:9:25 in 

Answer 2

这是有符号整数溢出，这在技术上是UB，虽然我很惊讶有人成功地观察到它的比特攻击。通常这是奇怪的循环边界行为。如果您想让奇怪的位操作工作，请使用未签名的int，这是指定的包装。