int型でオーバーフローを起こしてしまい1410065408と表示される

Question

C言語で計算結果が100億になるものを扱いたいのですが,表示すると1410065408と表示されてしまいます.表示としてはこうなっていますが,実際に計算に使う分には100億ということになっているのでしょうか.また,これを表示する方法はありますか？

Answer 1

質問者のコンパイラがはっきりしないことと、使ったコードを示していないので、適格なアドバイスができにくい状況ですが、取り急ぎ私のコンパイラ（GCC 5.4.0 x86_64）で実験コードを動かした結果を示します。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    long int bignum = 0;
    int billion = 1000000000; // １０億
    int small = 0;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        small += billion;
        bignum += billion;
        printf(" %3d: %12ld = %p, %12d = 0x%x, %12d\n",
               i, bignum, (char*)bignum, (int)bignum, bignum, small);
    }
    printf("%d = sizeof(int)     \n", sizeof(int));
    printf("%d = sizeof(long int)\n", sizeof(long int));
    return 0;
}

コンパイルすると様々 warning （警告）が出ますが、それは置いといて、実行させた結果が次です。

$ ./a.out 
   0:   1000000000 = 0x3b9aca00,   1000000000 = 0x3b9aca00,   1000000000
   1:   2000000000 = 0x77359400,   2000000000 = 0x77359400,   2000000000
   2:   3000000000 = 0xb2d05e00,  -1294967296 = 0xb2d05e00,  -1294967296
   3:   4000000000 = 0xee6b2800,   -294967296 = 0xee6b2800,   -294967296
   4:   5000000000 = 0x12a05f200,    705032704 = 0x2a05f200,    705032704
   5:   6000000000 = 0x165a0bc00,   1705032704 = 0x65a0bc00,   1705032704
   6:   7000000000 = 0x1a13b8600,  -1589934592 = 0xa13b8600,  -1589934592
   7:   8000000000 = 0x1dcd65000,   -589934592 = 0xdcd65000,   -589934592
   8:   9000000000 = 0x218711a00,    410065408 = 0x18711a00,    410065408
   9:  10000000000 = 0x2540be400,   1410065408 = 0x540be400,   1410065408
4 = sizeof(int)     
8 = sizeof(long int)

普通のＣコンパイラは int が 32bit　で約±21億まで扱えます。long int は今時のコンパイラだと 64bit だと期待でき、64bit なら100億は余裕で扱えます。
私のコードは 10億（billion変数）を bignum に10回足しこんで100億を目指しつつ、途中経過を複数の表示方法（%12ld, %12d, %x）で表示しています。
同時に int 型の small 変数に足しこんだものも表示してみています。
コードの最後で int と long int のサイズを表示しました。

100億を表示しているのは long int 型変数を %ld 変換指定で表示した場合です。100億は少なくとも34bit必要であることがわかります。
そして、100億のところで 1410065408 が表示されています。この表示は、34bitの数値の、下位32bitを表示したものです。

取り急ぎ、このコードと表示結果を参考にしてみてください。
まずは、long int, long long int など、大きな整数型の sizeof を確認することからやり直したらいかが？その次は printf() の変換指定を調べることかな。

Comments

[vaitarika]

回答ありがとうございます.教えていただいたコードを動かしたところ以下のように出力されました.
0: 1000000000 = 3B9ACA00, 1000000000 = 0x3b9aca00, 1000000000
1: 2000000000 = 77359400, 2000000000 = 0x77359400, 2000000000
2: -1294967296 = B2D05E00, -1294967296 = 0xb2d05e00, -1294967296
3: -294967296 = EE6B2800, -294967296 = 0xee6b2800, -294967296
4: 705032704 = 2A05F200, 705032704 = 0x2a05f200, 705032704
5: 1705032704 = 65A0BC00, 1705032704 = 0x65a0bc00, 1705032704
6: -1589934592 = A13B8600, -1589934592 = 0xa13b8600, -1589934592
7: -589934592 = DCD65000, -589934592 = 0xdcd65000, -589934592
8: 410065408 = 18711A00, 410065408 = 0x18711a00, 410065408
9: 1410065408 = 540BE400, 1410065408 = 0x540be400, 1410065408
4 = sizeof(int)
4 = sizeof(long int)
これはどういうことでしょうか。

[rubato6809]

あなたのコンパイラの long int 型は 32bit しかないので　100億を表現できない、ということです。
long int を long long int にするとかして 64 ビットの型があるのであれば、良いのですが、それが無いなら別の手段を使うか、コンパイラを替えるか・・・でしょう。

[rubato6809]

gcc (MinGW.org GCC-6.3.0-1) 6.3.0　ですか。
それは32bit コンパイラかもしれません。long long int 型も32bitかな？だとすると、ひとつの変数で100億を扱うことはできないということ。その場合、多倍長計算などと呼ぶ方法をとります。例えば int 型（=32bit）を２個使って64bitの値を扱うことにすれば100億を表現できるようになるわけだ。。。

Answer 2

こちらのように、INT_MAXで最大値が確認できます。
大概の環境では21億程度なので、それ以上の数値を使いたいのであれば、他の型を使う必要があります。

Answer 3

int型でなくunsigned long long型を使うことで64ビット分の情報を格納できます．
参考

最大で18,446,744,073,709,551,615まで使えるそうです．最大値はULLONG_MAXで表示できます．
参考

Comments

[fiveHundred]

念のため勝手に補足を書きますが、以下の説明の通り、C言語の一般的な型の最大値は環境によって変わることがあるのでご注意ください。

> 可変長の整数型は任意の長さとなる。固定長の整数型は、通例処理系の都合によって定義される。従来からあるC言語およびC++の組み込み整数型にはintのほかにshort (short int) とlong (long int) があるが、<limits.h>にて表現可能な上下限値が規定されているだけで、shortの長さはintの長さ以下であればよく、longの長さはintの長さ以上であればよい、という緩い規定しかない（符号なし型も同様）。
（Wikipedia（https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B4%E6%95%B0%E5%9E%8B#%E9%95%B7%E3%81%95）より引用）

[vaitarika]

回答ありがとうございます。使ってみたのですが上手く表示されません。どこか間違えているでしょうか。
unsigned long long a;
a=10000000000;
printf("%lld\n",a);

[fiveHundred]

「a=10000000000ULL;」とするとどうなりますでしょうか。

[spoofy_dragon]

わたしの環境ではうまく行きました．
gcc --version
gcc (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1) 7.4.0
あと，ideoneでも動作しました．
https://ideone.com/k5UIyt

コンパイラによっても結果は変わりうるので，原因は断言できません

[vaitarika]

自分の環境は以下の通りでした。
gcc (MinGW.org GCC-6.3.0-1) 6.3.0
バージョンによるものでしょうか。

[LouiS0616]

@fiveHundred さん
long longは64bit以上であることは保証されているので、問題無いように思います。

[fiveHundred]

> LouiS0616 さん
すいません。そこまで知りませんでした。
失礼しました。

[LouiS0616]

> int _____________at least 16
> long int _________at least 32
> long long int(C99) _at least 64

> Besides the minimal bit counts, the C Standard guarantees that
> 1 == sizeof(char) <= sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) <= sizeof(long long).

https://en.cppreference.com/w/c/language/arithmetic_types

---
とは言えビット数が固定されないのは扱いづらいので、Fixed width integer types というものがC99以降導入されているのですが... 環境に依っては実装されていない型があったり、リテラル表記が無かったり(特に今回のケースでは ll サフィックスに頼るしかなくなんか残念な感じ)、ちょっと使いづらい印象です。

https://en.cppreference.com/w/c/types/integer