C++で整数のオーバーフローを検出・チェックする方法

C++において、整数のオーバーフローに対して唯一安全な対策は、オーバーフローが発生する前にチェックを行うことです。ただし、いくつかのテクニック的な方法を使えば、オーバーフローの発生を検出することも可能です。

符号なし整数の加算におけるオーバーフロー検出

例えば、符号なし整数（unsigned int）同士の加算でオーバーフローが起きたかどうかを調べたい場合、「計算結果が加算前のどちらか一方の値より小さくなっていないか」を確認する方法があります。

コード例

unsigned int x, y;
unsigned int value = x + y;
bool overflow = value < x; // 「value < y」としても同じ結果になる

この方法が機能する理由は次のとおりです。x と y がどちらも符号なし整数である場合、加算によってオーバーフローが発生すると、値はラップアラウンド（桁あふれによる巻き戻り）を起こします。巻き戻った後の結果が元の値より大きくなるためには、符号なし整数が表現できる最大値を超えてさらに進む必要があるため、結果は必ず元のどちらかの値より小さくなります。つまり value < x が true になれば、オーバーフローが発生したと判断できるのです。

CPUのオーバーフローフラグを利用する方法

もうひとつのアプローチとして、CPUが持っているオーバーフローフラグ（Overflow Flag）に直接アクセスする方法があります。一部のコンパイラではこのフラグへアクセスする機能が提供されており、それを利用してオーバーフローの発生をテストできます。

ただし、この手法は標準規格に含まれていないため、コンパイラやプラットフォームに依存します。移植性を重視するコードでは、事前にオーバーフローをチェックする方法（例えば、加算前に最大値との比較を行うなど）を採用するのが安全です。