Java | オーバーフローを実験するJavaプログラム

では「オーバーフローを実験するJavaプログラム」を、初心者でも理解しやすいように作ってみましょう。
（「オーバーフロー」とは、変数に入る最大の値を超えてしまったときに、値が反対側に回り込んでしまう現象です）

まず知っておこう：オーバーフローとは

Javaでは、整数型（byte, short, int, long）には「表せる範囲」があります。

たとえば byte 型の最大値は 127 なので、そこに 1を足すとどうなるか？ を見てみましょう。

実験プログラム

public class OverflowTest {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 127; // byte型の最大値
        System.out.println("初期値 b = " + b);

        b++; // 1を足す
        System.out.println("b に 1 を足した後の値 = " + b);

        // int型でも試してみる
        int i = Integer.MAX_VALUE; // int型の最大値
        System.out.println("\nint の最大値 = " + i);

        i = i + 1; // 1を足す
        System.out.println("int に 1 を足した後の値 = " + i);
    }
}

public class OverflowTest {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 127; // byte型の最大値
        System.out.println("初期値 b = " + b);

        b++; // 1を足す
        System.out.println("b に 1 を足した後の値 = " + b);

        // int型でも試してみる
        int i = Integer.MAX_VALUE; // int型の最大値
        System.out.println("\nint の最大値 = " + i);

        i = i + 1; // 1を足す
        System.out.println("int に 1 を足した後の値 = " + i);
    }
}

実行結果（例）

初期値 b = 127
b に 1 を足した後の値 = -128

int の最大値 = 2147483647
int に 1 を足した後の値 = -2147483648

解説

• byte 型の範囲は -128〜127 です。
  127に1を足すと、最小値の -128 に戻るように見えます。
  これは、メモリ上で数値が「ビットの桁あふれ」を起こすためです。
• int でも同じ現象が起こります。
  int の最大値 2147483647 に1を足すと、
  最小値 -2147483648 に戻ります。

応用：逆のパターン（アンダーフロー）

public class UnderflowTest {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = -128; // byteの最小値
        System.out.println("初期値 b = " + b);

        b--; // 1を引く
        System.out.println("b から 1 を引いた後の値 = " + b);
    }
}

public class UnderflowTest {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = -128; // byteの最小値
        System.out.println("初期値 b = " + b);

        b--; // 1を引く
        System.out.println("b から 1 を引いた後の値 = " + b);
    }
}

実行結果

初期値 b = -128
b から 1 を引いた後の値 = 127

➡ 最小値からさらに1を引くと、今度は「最大値」側に回り込みます。
これを「アンダーフロー」といいます。

まとめ

練習アイデア

以下のようなことを自分で試してみると理解が深まります👇

1. short や int、long でも同じ現象を確認する
2. System.out.println(Integer.MAX_VALUE + 2); などを試す
3. オーバーフローが発生しないように long に型を変える