C++の組み込みデータ型が表現範囲を超えるとどうなる？オーバーフローによる無限ループの挙動を解説

C++では、組み込みデータ型が表現できる範囲を超えると、予期しない動作が発生することがあります。この記事では、具体的なコード例を通じて、char型・bool型・unsigned short型がそれぞれ範囲を超えたときにどのような挙動を示すのかを解説します。

char型の場合：無限ループに陥る

まずはchar型の例です。以下のコードでは、0から300までの値を順に出力しようとしています。一見すると0から300まで出力して終了しそうですが、実際には無限ループが発生します。char型が保持できる値の範囲は-128から127までです。そのため、値が127を超えて増加すると、再び-128に戻ってしまい、永遠に300へ到達することはありません。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    for (char x = 0; x <= 300; x++)
        cout << x;
}

出力結果

文字が無限に出力され続けます。

bool型の場合：1が出力され続ける

次にbool型で試してみましょう。bool型は0（false）と1（true）の2つの値しか格納できません。ループが1から始まるため、1が無限に出力され続けます。1 + 1で2になろうとした瞬間、ブール値として再び1が代入されるためです。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    bool x = true;
    for (x = 1; x <= 6; x++)
        cout << x;
}

出力結果

1111………

unsigned short型の場合：0に戻って無限に続く

unsigned shortのような符号なし整数型は、0から65535までの値を格納できます。以下のループでは、65530から65535まで出力した後、値が0に戻ります。0は65536より小さいためループ条件は常に真となり、この場合も数値が無限に出力され続けます。

コード例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    unsigned short x;
    for (x = 65530; x <= 65536; x++)
        cout << x << ", ";
}

出力結果

65530, 65531, 65532, 65533, 65534, 65535, 0, 1, …………

まとめ

このように、C++の組み込みデータ型は表現範囲を超えると値が折り返される（ラップアラウンドする）ため、ループの終了条件が満たされず無限ループに陥る可能性があります。ループカウンタには表現範囲が十分に広いint型やlong型などを使用し、境界値に注意して設計することが重要です。