C/C の符号なし整数オーバーフロー

コンピューター プログラミングの領域では、安全な操作を確保するために整数オーバーフローを理解することが重要です。整数セキュリティに関する記事からの注目すべき引用では、符号なしオペランドを含む計算は決してオーバーフローしないと述べられています。しかし、これは実際には何を意味するのでしょうか?

動作を理解する

符号なし整数型は負の値を表しません。最大値までの正の整数のみを保存できます。符号なし整数を含む計算の結果がこの最大値を超える場合、その動作は「ラップ アラウンド」と呼ばれます。

例

与えられた例を考えてみましょう。答え:

UINT_MAX   1 == 0
UINT_MAX   2 == 1
UINT_MAX   3 == 2

ご覧のとおり、2 つの符号なし整数の合計が UINT_MAX を超えると、結果は最大値 (UINT_MAX) から最小値 (0) まで折り返されます。この動作は、結果が最大値に 1 を加えたものだけ減算されるモジュロ演算に似ています。

数学的アナロジー

それぞれが 10 個のマーカーを持つ円形のトラックを想像してください。 0 から 9 までの符号なし整数値。マーカー 9 から開始して 3 ステップ進むと、最終的にマーカー 2 になります。この動作符号なし整数オーバーフローのラップアラウンド プロパティを反映します。

プログラミングにおける結果

符号なし整数オーバーフローは、セキュリティに敏感なアプリケーションで不正な計算や脆弱性を引き起こす可能性があります。たとえば、符号なし整数を使用して配列内の要素の数を数え、誤って制限を超えた場合、意図した境界を超えてメモリにアクセスすることになる可能性があります。したがって、次の点に注意することが重要です。符号なし整数オーバーフローの動作を確認し、適切な手法を使用してその発生を防止します。これには、適切なデータ型の選択、範囲チェック、コード内の整数演算の慎重な考慮が含まれます。