整数オーバーフローが C ループで未定義の動作と予期しない数の出力行を引き起こすのはなぜですか?

整数オーバーフローによって「警告: 反復 3u が未定義の動作を呼び出す」が生成され、4 行以上が出力されるのはなぜですか?

提供されたコードは、整数オーバーフローにより未定義の動作を示します。整数オーバーフローは、算術演算の結果が特定の整数型に格納できる最大値または最小値を超えると発生します。

説明:

この場合、 2 つの 32 ビット整数の積が最大値を超えるため、演算 i*1000000000 では整数オーバーフローが発生します。 32 ビット整数で保存できます。未定義の動作により、次のようなあらゆることが起こる可能性があります。

• 不正な値: オーバーフローにより、予期しない値が変数 i.
• 無限ループ: 不正な終了によりオーバーフローが無限ループにつながる可能性があります条件。

無限ループ解析:

コンパイラは、オーバーフローに関する警告に基づいてループを最適化します。最適化では、オーバーフローが発生した後、i が 2 以下であると想定します。これは、次の理由により無限ループにつながります。

オーバーフローにより、i に非常に大きな正の値が生成されます。
• 最適化では、i が常に以下であると想定されるため、終了条件が排除されます。 2 に等しくなります (これはもう真ではありません)。

コード動作:

最適化されたコードの終了条件が正しくないため、ループが無限に継続し、4 行を超える出力が生成されます。この誤った動作は、整数オーバーフローによって引き起こされる未定義の動作の結果です。

未定義の動作の防止:

未定義の動作を回避するには、開発者は次のことを行う必要があります:

予想される値を処理できる適切な整数データ型を使用する
• 潜在的な整数オーバーフローに注意してください。
• 潜在的な整数オーバーフローの警告を有効にするオプションを備えたコンパイラを使用してください。
• 適切なオーバーフロー処理メカニズムを実装して、万が一の場合に予測可能な結果を​​保証します。オーバーフローの。

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