符号なし変数に負の代入を行うと予期しない結果が生じるのはなぜですか?

符号なし変数の負の値: 興味深いケース

符号なし変数に負の値を代入すると、予期しない動作が発生する可能性があります。次のコードを考えてみましょう:

unsigned int nVal = 0;
nVal = -5;

このシナリオでは、変数 nVal はコンパイラ エラーを受け取りませんが、代わりにプログラムの実行時に異常な値が割り当てられます。原因は 2 の補数値への変換でしょうか?

解明

答えは、符号付き整数型からの変換を規定する C 標準のセクション 4.7 にあります。 :

"_宛先の型が符号なしの場合、結果の値は最小の符号なし整数になりますソース整数に一致します (モジュロ 2ⁿ、n は符号なし型を表すために使用されるビット数です)。_"

2 の補数の意味

このステートメントは、2 の補数表現 (これは符号付きのデフォルトです) であることを強調しています。最新のアーキテクチャでは整数)、符号なしへの変換は効果的にモジュロ演算を実行します。したがって、負の値は、ビット空間をラップアラウンドすることによって正の値に変換されます。

ビット操作とモジュロの役割

2 の補数系では、ビットモジュロ演算には 2ⁿ の加算または減算が含まれるため、符号なし変換中にパターンは変更されません。 2 の補数の特性により、この加算または減算は下位ビットを変更せず、ビットパターンが確実に保持されます。

結論

理解この変換メカニズムは、符号なし変数を処理する場合、特に負の入力を処理する場合に重要です。具体的な動作はアーキテクチャによって異なる場合がありますが、モジュロ演算は 2 の補数系でのこの変換を制御する基本的な原理です。

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