算術オーバーフロー

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/07 17:16 UTC 版)

オーバーフローの処理方法

オーバーフローの処理方法はいくつかある。

設計時の配慮: 正しいデータ型（大きさと符号の有無）を選択する。
発生を未然に防ぐ: 演算を注意深く並べ、必要に応じてオペランドを事前チェックすることによって、演算結果がオーバフローすることを防止する。
発生時の処理: オーバフロー発生時にその場で処理をする。例えば、2バイトの数値を1バイト毎の加算で加算する場合、まず下の桁（バイト）を加算して次に上の桁を加算する。このとき下の桁の加算でキャリーが発生した場合、上の桁の加算にキャリーのぶんも加算しなければならない。CPUには一般にそのような場合を検出する方法があり（ステータスレジスタ参照）、レジスタより大きな数の演算をサポートできるようになっている。例えば、Intel 8086の場合、オーバーフロー検知用のINTO 命令（英語版）を実行することでオーバーフローフラグをチェックし、セットされている場合には、オーバーフロー例外を発生する^[1]。
伝播: 格納できる範囲を超えた値の場合、オーバーフローであることを示す特別な値を格納しておき、その後の演算に伝播させていく。長い計算の最後に値をチェックすればオーバフローが発生したことがわかるので、このような扱い方が便利な場合もある。特にFPUによる浮動小数点数の演算でよく使われる。
無視: 最もよくある手法。しかし、結果が不正になるだけでなく、セキュリティホールの原因となることもある。

C言語およびC++では、符号付き整数のオーバーフローは未定義動作を引き起こす^[2]^[3]。そのため、正しい作法にのっとったアプリケーションコードでは、オーバーフローの発生を未然に防がなければならない。符号無し整数はオーバーフローせず、ラップアラウンド（英: wraparound）と呼ばれる動作になることが規定されているが、メモリアドレスに関わるコードや、セキュリティ上重要な意味を持つコードではラップアラウンドも避けるべきとされている^[4]。