取整数的绝对值

Question

考虑以下程序(C99)：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>

int main(void)
{
    printf("Enter int in range %jd .. %jd:\n > ", INTMAX_MIN, INTMAX_MAX);
    intmax_t i;
    if (scanf("%jd", &i) == 1)
        printf("Result: |%jd| = %jd\n", i, imaxabs(i));
}

现在，据我了解，这包含了很容易触发的、未定义的行为，如下所示：

Enter int in range -9223372036854775808 .. 9223372036854775807:
 > -9223372036854775808
Result: |-9223372036854775808| = -9223372036854775808

问题：

1. 当用户输入坏数字时，这是否真的是未定义的行为，如“允许代码触发任何代码路径，而这是任何让编译器想象的代码”？或者是其他的味道-没有完全定义？
2. 一个迂腐的程序员如何才能避免这种情况，而不做出任何没有标准保证的假设呢？

(有几个相关的问题，但我没有找到一个回答上面的问题2，所以如果你建议重复，请确保它回答。)

Answer 1

如果不能表示imaxabs的结果，那么如果使用两个补码，则行为是不确定的。

7.8.2.1 imaxabs函数

1. imaxabs函数计算整数j的绝对值。如果不能表示结果，则行为未定义。221)

221)最负数的绝对值不能用两种补语来表示。

不作任何假设且总是被定义的检查是：

intmax_t i = ... ;
if( i < -INTMAX_MAX )
{
    //handle error
}

(如果使用补码或符号大小表示，则不能使用此if语句，因此编译器可能会发出无法到达的代码警告。代码本身仍然是定义的和有效的。)

Answer 2

在两个补码系统上，获得最负值的绝对值确实是未定义的行为，因为绝对值将超出范围。编译器无法帮助您，因为UB是在运行时发生的。

防止这种情况的唯一方法是将输入与类型的最负值进行比较(在您显示的代码中是INTMAX_MIN)。

Answer 3

因此，计算整数的绝对值会在一种情况下调用未定义的行为。事实上，虽然可以避免不明确的行为，但在一种情况下不可能给出正确的结果。

现在考虑整数乘以3:这里我们有一个更严重的问题。此操作在所有情况下调用2/3 3rds中未定义的行为！对于三分之二的int值x，要找到一个具有3x值的int是不可能的。这是一个比绝对值问题更严重的问题。