為什麼 C 中的整數溢位會導致有符號和無符號整數的不同結果？

有符號/無符號整數溢位的意外結果

在 C中，整數溢位可能會導致意外結果，取決於資料類型的符號性.

考慮以下程序：

#include <iostream>

int main()
{
    int x(0);
    std::cout << x << std::endl;

    x = x + 2147483647;
    std::cout << x << std::endl;

    x = x + 1;
    std::cout << x << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    unsigned int y(0);
    std::cout << y << std::endl;

    y = y + 4294967295;
    std::cout << y << std::endl;

    y = y + 1;
    std::cout << y << std::endl;
}

這個程式的輸出可能會讓你大吃一驚：

0
2147483647
-2147483648

0
4294967295
0

解釋

對於有符號整數，溢位行為是未定義的。在大多數實作中，使用 2 的補碼，這會導致意外的環繞行為。例如，在上面的程式中：

• x 初始化為 0，然後溢到其最大正值 2147483647。
• 當這個溢位值加 1 時，它會換行大約到其最小負值 -2147483648。

對於 無符號整數，溢位是明確定義的並且圍繞著模 2^位元 進行環繞。換句話說，當溢出最大值時，該值被重置為0。這解釋了 y 的輸出，其中 y 在溢出最大無符號值 4294967295 後迴繞到 0。

需要注意的是，有符號整數溢位的行為不受語言保證，並且可能會因語言而異實作和機器架構。因此，通常不建議在程序中依賴此類行為。

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