無號環繞與有號溢位的對比

這個條目之所以存在，是因為混淆兩個表面相似的東西——無號算術的環繞和有號算術的溢位——是 C 程式設計師可能犯下最有後果的錯誤之一。在硬體上它們常看來一模一樣：位元以相同方式翻轉。但「語言」把它們當成日與夜，而這個差別可能決定你的程式是正確、還是悄悄壞掉。

無號環繞是完全「有定義」的。C 標準說無號算術是模算術：結果對 2^n 取模，就這樣。所以 0u - 1u 正好是 UINT_MAX，而 UINT_MAX + 1u 正好是 0——你可以依賴它、在它之上建立雜湊和環形緩衝區，最佳化器也必須遵守它。相對地，有號溢位是「未定義行為」。當一個有號計算超出範圍時，標準完全「不施加任何要求」。這不代表「它會環繞」，也不代表「它是實作定義的」——它代表編譯器被允許假設有號溢位根本從不發生，並依此假設進行最佳化。

實務後果尖銳而常令人意外。因為編譯器「可以假設」沒有有號溢位，它能合法地把「x + 1 > x」重寫成「true」，並刪掉你寫的安全檢查，任由溢位破壞下游的資料。同樣的原始碼若用無號型別寫，就會安全且可預測。由此而來的紀律是：當你真的想要模算術環繞時用無號型別；對有號值，根本別讓溢位發生——事先檢查範圍、加寬型別，或使用檢查算術的輔助函式。把「反正硬體會環繞」當成陷阱，而非保證。