Wie funktioniert ein vorzeichenloser Ganzzahlüberlauf in C/C?

Vorzeichenloser Ganzzahlüberlauf in C/C

In der Ganzzahlarithmetik tritt ein Überlauf auf, wenn ein Ergebnis den darstellbaren Bereich des verwendeten Datentyps überschreitet . Im Zusammenhang mit vorzeichenlosen Ganzzahloperationen ist jedoch ein anderes Verhalten zu beobachten.

Erklärung

Bei der Durchführung von Berechnungen mit vorzeichenlosen Ganzzahlen kann das Ergebnis nicht im herkömmlichen Sinne überlaufen . Dies liegt daran, dass das Ergebnis automatisch modulo um die Zahl reduziert wird, die größer als der größte darstellbare Wert ist.

Mit anderen Worten: Das Ergebnis „umläuft“ den darstellbaren Bereich des Datentyps. Betrachten Sie beispielsweise die folgende Abfolge von Vorgängen:

UINT_MAX + 1 == 0
UINT_MAX + 2 == 1
UINT_MAX + 3 == 2

und so weiter. Das Ergebnis wechselt kontinuierlich innerhalb des Bereichs [0, UINT_MAX] zurück.

Analogie mit Modulo-Operation

Dieses Verhalten ist analog zur Modulo-Operation, die den Rest berechnet, wenn Eine Zahl wird durch einen bestimmten Teiler geteilt. Beispielsweise ist das Ergebnis von 11 % 5 1, da die Division von 11 durch 5 einen Rest von 1 ergibt.

Implikationen

Das Umlaufverhalten der vorzeichenlosen Ganzzahlarithmetik kann haben wichtige Auswirkungen auf die Sicherheit und Programmkorrektheit. Wenn beispielsweise ein Zähler- oder Indexwert UINT_MAX überschreitet, kann er auf 0 zurückgesetzt werden, ohne dass ein Fehler auftritt. Dies kann zu unerwartetem Verhalten und potenziellen Schwachstellen führen.

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