C++ : 오버플로우(overflow)와 언더플로우(underflow) 이해하기

들어가면서

1.C++의 각각의 자료형은 각자만의 크기(byte)를 가지며 표현할 수 있는 수의 범위도 각자 다양하다.

2.int형 같은 경우 --2147483648 ~ 2147483647 까지의 수의 범위를 가지고 unsigned int형 같은 경우 0 ~ 4294967295까지의 수의 범위를 가진다.

3.이번 글에서는 int형과 double형을 예를 들면서 오버플로우와 언더플로우를 이해하겠다.

 

오버플로우(overflow)

1.오버플로우란?

:각 자료형이 가진 수의 범위를 벗어나게 되면 수를 표현할 수 없어 그 자료형의 최솟값부터 다시 시작하는 현상을 말한다.

2.예를 들면, int형은 --2147483648 ~ 2147483647 까지의 수의 범위를 갖고 있는데, 최댓값인 2147483647에서 더하기 1을 하면 2147483648이 되어 수를 표현할 수 없으므로 int 자료형의 최솟값인 - 2147483648부터 다시 시작하게 된다.

#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
	int num = 2147483647;

	num += 1; //num = -2147483648
	cout << "num: " << num << endl;

	num += 1; //num = -2147483647
	cout << "num: " << num << endl;

	return 0;
}

 

언더플로우(underflow)

1.언더플로우란?

:오버플로우와 반대로 해당 자료형의 최솟값보다 더 작아지면 해당 자료형의 최댓값으로 다시 시작하는 현상을 말한다.

#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
	int num = -21474836478;
	num -= 1; //num = 21474836477
	cout << "num: " << num << endl;

	num -= 1; //num = 21474836476
	cout << "num: " << num << endl;

	return 0;
}

 

-위 출력결과가 컴파일 환경에 따라 다를 수 있다. 다만, 중요한 것은 해당 자료형의 최솟값보다 작은 값이 되면 언더플로우가 발생한다는 점이다.

 

double형의 오버플로우와 언더플로우

1.double형의 오버플로우가 일어나면 inf(infinity)가 반환된다. 반면, 언더플로우가 발생하면 -inf(-infinity)가 반환된다.

2.이는, 부동소수점 표현에서 특정 수치로 표현할 수 있는 범위를 넘어서게 되면 발생하는 현상이다.

#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
	double num1 = numeric_limits<double>::max();
	double num2 = numeric_limits<double>::lowest();
	cout << "double형의 최댓값: " << num1 << endl;
	cout << "double형의 최솟값: " << num2 << endl;

	num1 *= 1000.0; //inf
	num2 *= 1000.0; //-inf

	cout << "오버플로우가 일어난 num1 * 1000의 값: " << num1 << endl;
	cout << "언더플로우가 일어난 num2 * 1000의 값: " << num2 << endl;

	return 0;
}