Warum führt der Modulo-Operator von C zu negativen Ergebnissen?

Negative Ausgabe von Modulo in C

In C kann die Verwendung des Modulo-Operators (%) für negative Zahlen im Vergleich zu mathematischen Ergebnissen zu unerwarteten Ergebnissen führen Erwartungen. Während Python stets nicht-negative Werte zurückgibt, erlaubt C negative Ausgaben. Dieses Verhalten ist auf die Implementierung ganzzahliger Divisionen und Modulo-Operationen in C zurückzuführen.

Gemäß dem ISO/IEC 14882-Standard für C ist das Verhalten des Modulo-Operators durch die Implementierung definiert, wenn der zweite Operand Null ist. Für Operanden ungleich Null besagt der Standard:

• Der Quotient (aus der Division) wird gegen Null gerundet.
• Die Divisionsgleichung gilt: (a / b) * b a % b = a.

Folglich ist der Quotient, wenn der zweite Operand positiv und der erste Operand negativ ist negativ. Dies führt zu der negativen Ausgabe, die bei der Modulo-Operation von C beobachtet wird.

Diese Entwurfsentscheidung wurde wahrscheinlich von mehreren Faktoren beeinflusst:

• Prozessorarchitektur:Ganzzahldivision und Modulo werden oft als einzelne Operation auf Prozessoren ausgeführt (z. B. idiv auf x86), wobei Effizienz (im üblichen Fall der Division) Vorrang vor Mathematik hat Präzision.
• Konsistenz: Das Rundungsverhalten in Richtung Null stimmt mit anderen Aspekten der Ganzzahldivision in C überein.
• Leistung: Verwendung einer einzigen Operation für Division und Modulo vereinfacht die Implementierung und kann die Leistung verbessern.
• Kompatibilität: C behält die Kompatibilität mit C bei, das ebenfalls dieses Verhalten aufweist.

Obwohl der Standard dieses durch die Implementierung definierte Verhalten zulässt, kann es für einige Benutzer verwirrend sein. Das Verständnis der Gründe für diese Entwurfswahl kann jedoch dabei helfen, die erwarteten Ergebnisse bei der Verwendung des Modulo-Operators in C zu klären.

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