C のモジュロ演算子が負の結果を生成するのはなぜですか?

C のモジュロからの負の出力

C では、負の数にモジュロ演算子 (%) を使用すると、数学的演算と比較して予期しない結果が生じる可能性があります。期待。 Python は一貫して非負の値を返しますが、C では負の出力が許可されます。この動作は、 C での整数除算とモジュロ演算の実装に起因します。

C の ISO/IEC 14882 標準によれば、2 番目のオペランドがゼロの場合のモジュロ演算子の動作は実装定義です。ゼロ以外のオペランドの場合、標準では次のように規定されています。

• 商 (除算による) はゼロに向かって丸められます。
• 除算の方程式は次のようになります: (a / b) * b a % b = a.

したがって、2 番目のオペランドが正で、1 番目のオペランドが負の場合、商は負になります。これにより、 C のモジュロ演算で観察される負の出力が発生します。

この設計上の決定は、次のいくつかの要因によって影響を受けた可能性があります:

• プロセッサ アーキテクチャ: 整数除算とモジュロはプロセッサ上で単一の操作として実行されることが多く (x86 の idiv など)、効率が優先されます (一般的なケースでは)。
• 一貫性: ゼロへの丸めの動作は、C の整数除算の他の側面と一貫しています。
• パフォーマンス:除算と剰余の両方に 1 つの演算を使用すると、実装が簡素化され、改善が可能になります。パフォーマンス。
• 互換性: C は、この動作も持つ C との互換性を維持します。

標準ではこの実装定義の動作が許可されていますが、一部のユーザーにとって混乱を招く可能性があります。ただし、この設計選択の背後にある理論的根拠を理解すると、C でモジュロ演算子を使用するときに予想される結果を明確にするのに役立ちます。

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