本文简要介绍左移导致的溢出问题。
实际项目中需要计算SD卡中某个目录的大小，并判断该目录所占空间是否超过SD卡总容量的一半。
测试过程中经常发现误报，该目录所占空间远小于SD卡容量一半的时候，就上报占用空间过半的事件。
排查发现原来是计算的时候移位导致了溢出。问题代码如下：
unsigned int total_space_in_mb;
unsigned long long used_space_in_byte;
/* total_space_in_mb 左移20位从MB转换为byte, 左移19位相当于总容量的一半 */
used_space_in_byte > (unsigned long long)(total_space_in_mb << (20 - 1));
我们以下面的例子来分析下原因:
#include<stdio.h>
int main()
{
unsigned int total_space_in_mb = 30208;
unsigned long long result;
result = (unsigned long long)(total_space_in_mb << 19);
printf("wrong result:%llu\n", result); /* wrong result:2952790016 */
result = ((unsigned long long)total_space_in_mb << 19);
printf("right result:%llu\n", result); /* right result:15837691904 */
return 0;
}
将十进制表示转换为对应的二进制：
30208对应的二进制： 0111011000000000
2952790016对应的二进制： 10110000000000000000000000000000（30208左移19位，溢出2位）
15837691904对应的二进制：001110110000000000000000000000000000（30208左移19位，无溢出）
错误的代码中虽然进行了强制类型转换，但是转换发生在移位后，所以无法避免溢出。
正确的代码先进行了类型提升，然后再移位，可以避免溢出。
这点从汇编代码中可以看出。
执行gcc -S test.c可以生产名为test.s的汇编代码文件，内容如下：
.file "test.c"
.section .rodata
.LC0:
.string "wrong result:%llu\n"
.LC1:
.string "right result:%llu\n"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
subq $16, %rsp
movl $30208, -12(%rbp)
movl -12(%rbp), %eax
sall $19, %eax
movl %eax, %eax
movq %rax, -8(%rbp)
movq -8(%rbp), %rax
movq %rax, %rsi
movl $.LC0, %edi
movl $0, %eax
call printf
movl -12(%rbp), %eax
salq $19, %rax
movq %rax, -8(%rbp)
movq -8(%rbp), %rax
movq %rax, %rsi
movl $.LC1, %edi
movl $0, %eax
call printf
movl $0, %eax
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size main, .-main
.ident "GCC: (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 5.4.0 20160609"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
可以看出， 错误代码调用了32位算数左移指令sall, 正确代码调用了64位算术左移指令salq。
其中eax是寄存器rax的低32位。
参考文档：
https://software.intel.com/en-us/articles/introduction-to-x64-assembly
https://my.oschina.net/guonaihong/blog/511576
