[Programming/C#] 오버플로우(Overflow), 언더플로우(Underflow)

오버플로우 (Overflow)

변수는 데이터를 담는 그릇과 같다. 그릇에 용량을 넘어사는 양의 물을 담으면 넘치는 것처럼,
변수에도 데이터 형식의 크기를 넘어서는 값을 담으면 넘쳐 흐른다. 이런 현상을 "오버플로우(Overflow)"라고 한다.

using System;


namespace FlowExam
{
    class FlowExample
    {
        static int Main(string[] args)
        {
            byte variable = byte.MaxValue;

            Console.WriteLine($"{variable}");

            // 오버플로우 발생
            variable++;

            Console.WriteLine($"{variable}");

            return 0;
        }
    }
}

/* 결과

255
0

*/

byte의 최대값은 255이다. 255는 이진수로 변환하면 1111 1111이다. 이진수 1111 1111에 1을 더하면 1 0000 0000이된다. 허나 byte는 1바이트, 즉 8개의 비트만 담을 수 있으므로 넘쳐 흘른 왼쪽의 비트는 버리고 오른쪽 8개의 비트만 보관한다. 그래서 최대값을 가진 byte형식 변수가 오버플로우되면 0이 되는 것이다. 

 

언더플로우 (Underflow)

각 데이터 형식의 최대값을 넘어가는 데이터를 저장할 때는 오버플로우가 일어나지만, 최저값보다 작은 데이터를 저장하면 언더플로우(Underflow)가 일어 난다. 가령 byte 형식 변수에 -1을 담으려는 시도가 일어나면 실제로는 이 변수에 255가 담긴다.
오버플로우나 언더플로우를 적절하게 코드에 이용하는 프로그래머들도 있지만, 기본적으로는 조심해야 하는 현상들이기 때문에 수 데이터를 다루는 코드를 작성할 때는 다루려는 데이터의 범위와 변수의 형식을 적절하게 맞춰주는 것이 필요하다.

using System;


namespace FlowExam
{
    class FlowExample
    {
        static int Main(string[] args)
        {
            sbyte variable = sbyte.MinValue;

            Console.WriteLine($"{variable}");

            // 언더플로우 발생
            variable--;

            Console.WriteLine($"{variable}");

            return 0;
        }
    }
}

/* 결과

-128
127

*/

signed byte의 최저값 -128에서 -1을 빼려고 시도하니 signed byte의 최고값이 나왔다.
그 이유는, -128의 이진수는 1000 0000이다. -1의 이진수 1111 1111이다. 이 두개의 비트를 더하면 0111 1111 (127) 이라는 값이 도출된다. 이렇게 언더플로우 발생하여 sbyte의 최고값이 나타났다.

 

즉, 정리하면 오버플로우가 발생하면 최저값이 나오고 언더플로우가 발생하면 최고값이 나온다. 단, +1 혹은 -1을 했을 때이다.