Ответ.

История вопроса

В языке C арифметические операции с целыми типами могут привести к переполнению (overflow), когда результат выходит за пределы представимого диапазона типа, например, int или unsigned int. Специфика поведения при переполнении накладывается стандартами языка.

Проблема

Переполнение со знаковым типом (signed overflow) приводит к undefined behavior, то есть компилятор имеет право выполнить любые действия: игнорировать ошибку, сгенерировать исключение или оставить непредсказуемый результат. Для беззнаковых типов (unsigned) согласно стандарту C поведение при переполнении определено: происходит сброс по модулю размера типа (wraparound).

Решение

Для unsigned чисел результат переполнения легко прогнозируется, например, UINT_MAX + 1 == 0. Для signed чисел — рекомендуется перед операциями проверять границы типа с помощью макросов из <limits.h> или использовать инструменты статического анализа. Современные компиляторы и инструменты могут выявлять потенциальные переполнения.

Пример кода:

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int add_with_check(int a, int b) {
    if (a > 0 && b > INT_MAX - a) {
        printf("Произойдёт переполнение!
");
        return -1;
    }
    return a + b;
}

int main() {
    int x = INT_MAX, y = 1;
    printf("Результат: %d
", add_with_check(x, y));
    unsigned int ux = UINT_MAX;
    printf("Unsigned overflow: %u
", ux + 1);
    return 0;
}

Ключевые особенности:

Переполнение unsigned является определённым и происходит по модулю
Переполнение signed — это undefined behavior, нужно всегда проверять границы
Используйте <limits.h> для получения размеров типов

Вопросы с подвохом.

Является ли переполнение unsigned типа ошибкой?

Нет, это поведение определено стандартом и эквивалентно сбросу по модулю. Например, (unsigned int)UINT_MAX + 1 == 0 всегда истинно.

Можно ли положиться на то, что при переполнении int результат просто "перевалит" через INT_MIN?

Нет, такое поведение не гарантируется и не стандартизовано, это undefined behavior. Может crash-нуться, дать некорректное (разное на платформах) значение или быть оптимизировано компилятором непредсказуемым образом.

Можно ли рассчитывать на поведение, что int всегда двухкомплементарный?

Хотя современное железо практически всегда использует «two's complement» для представления signed int, язык C стандартно не требует этого, поэтому код с переполнением переносимым не будет.

Типовые ошибки и анти-паттерны

Игнорирование проверки границ типов при арифметике
Сравнение/переход между signed и unsigned без явных приведения/проверок
Предположение о двухкомплементарном представлении int

Пример из жизни

Негативный кейс

Сложение чисел int без проверки границ — переполнение на больших данных приводит к невалидным расчётам.

Плюсы:

Простой и быстрый код

Минусы:

Трудноотлавливаемые баги на экстремальных наборах данных
Нарушение стандарта языка

Позитивный кейс

Перед всеми арифметическими операциями делается check на переполнение при помощи макросов и функций. Использование unsigned там, где wraparound допустим.