Was passiert, wenn vorzeichenlose Ganzzahlen in C/C überlaufen?

C/C-Ganzzahlüberlauf ohne Vorzeichen: „Wrapping Around“ verstehen

Bei der Ganzzahlsicherheit ist ein zu berücksichtigender Aspekt das Verhalten von vorzeichenlosen Ganzzahlen Überlauf. Wie in einem Artikel erwähnt, „kann eine Berechnung mit vorzeichenlosen Operanden niemals überlaufen.“ Dieses Konzept ist einigen Entwicklern möglicherweise unbekannt. Lassen Sie uns untersuchen, was das bedeutet.

Was ist ein vorzeichenloser Ganzzahlüberlauf?

Vorzeichenlose Ganzzahlen sind nicht negative ganze Zahlen, und ihr Bereich ist durch die Größe ihres Speichers begrenzt Typ. Beispielsweise hat eine 32-Bit-Ganzzahl ohne Vorzeichen einen Bereich von 0 bis 4.294.967.295.

Bei der Durchführung arithmetischer Operationen mit vorzeichenlosen Ganzzahlen kann das Ergebnis den durch den Typ darstellbaren Maximalwert überschreiten. Anstatt jedoch zu überlaufen, wird das Ergebnis auf den kleinstmöglichen Wert für diesen Typ „umgebrochen“.

Beispiel: Umschließen

Erwägen Sie die Hinzufügung von UINT_MAX (der maximal 32-Bit-Ganzzahl ohne Vorzeichen) und 1:

UINT_MAX + 1 == 0

Anstatt in ein Negativ überzulaufen Wert, das Ergebnis wird auf 0 umgebrochen. Dies ist analog zur Modulo-Operation, bei der das Ergebnis innerhalb eines angegebenen Bereichs „umgebrochen“ wird.

Folgen eines vorzeichenlosen Ganzzahlüberlaufs

Ein vorzeichenloser Ganzzahlüberlauf kann zu unerwarteten Ergebnissen und Sicherheitslücken führen, wenn er nicht richtig vorhergesehen wird. Wenn ein Programm beispielsweise erwartet, dass ein Zähler bei einem hohen Wert beginnt und kontinuierlich erhöht wird, könnte ein Überlauf den Zähler vorzeitig auf 0 zurücksetzen.

Schlussfolgerung

Ohne Vorzeichen Ein Ganzzahlüberlauf mag kontraintuitiv erscheinen, es ist jedoch ein wichtiger Aspekt, den man in C/C beachten sollte. Das Verständnis des Konzepts des „Wrapping Around“ ist entscheidend für das Schreiben von sicherem und zuverlässigem Code, der die potenziellen Fallstricke berücksichtigt, die mit der Arithmetik vorzeichenloser Ganzzahlen verbunden sind.

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