정수형 오버플로우란 무엇인가? (C# 예제로 이해하기)

정수형 데이터를 다루다 보면, 값이 특정 범위를 초과하거나 부족해 오버플로우(overflow) 또는 언더플로우(underflow)가 발생하는 경우가 있다.

 

이는 많은 프로그래밍 언어에서 발생할 수 있는 일반적인 형상이므로, 이 글에서는 그 개념을 설명하고 C# 예제를 통해 이해를 돕고자 한다.

 

 

1. 오버플로우란?

오버플로우란 고정된 크기의 정수형 타입이 표현할 수 있는 최대값을 초과했을 때, 그 값이 다시 최소값으로 순환되어 저장되는 현상이다. 이와 반대로 최솟값 아래로 감소할 경우 언더플로우가 발생한다.

대부분의 정수형 타입은 내부적으로 2의 보수 방식으로 표현되기 때문에, 이런 순환 현상이 자연스럽게 발생한다.

 

이러한 순환은 대부분의 언어에서 명시적 오류 없이 조용히 발생한다. 이를 흔히 "조용한 순환(Silent Wraparound)" 이라고 부른다.

 

 

 

2. C#에서의 정수형 범위

C#의 int는 4바이트(32비트) 정수형(System.Int32)으로, 다음과 같은 범위를 가진다.

• 최소값: -2,147,483,648 (-2^31)
• 최대값: 2,147.483.647 (2^31 - 1)

이 범위를 초과하는 값을 저장하려 하면 오버플로우가 발생한다.

 

 

3. 오버플로우 예제 (C#)

(1) 오버플로우 발생 예시

int value = 2147483647; // int.MaxValue
value += 1;
Console.WriteLine(value); // 출력: -2147483648

최대값에서 1을 더했을 뿐인데, 값이 다시 최소값으로 돌아간다. 이는 조용한 순환(silent wraparound) 현상이다.

 

(2) checked 블록 사용

C#에서는 checked 키워드를 통해 오버플로우 시 예외를 발생시킬 수 있다.

checked {
    int value = int.MaxValue;
    value += 1; // System.OverflowException 발생
}

기본 상태는 unchecked이기 때문에, 대부분의 연산에서는 오버플로우가 감지되지 않는다.

 

 

 

4. 오버플로우 방지 방법

(1) 더 넓은 타입 사용

정수의 크기가 커질 수 있다면, long과 같은 더 넓은 타입을 사용하는 것이 안전하다.

long value = 2147483647;
value += 1;
Console.WriteLine(value); // 출력: 2147483648

 

(2) 값 체크

계산 전에 값이 범위를 넘는지 미리 확인하는 방법도 있다.

if (value == int.MaxValue) {
    // 값 제한 처리
}

 

 

 

5. 언어별 오버플로우 처리 방식

오버플로우는 C#뿐 아니라 대부분의 언어에서도 공통으로 발생한다. 다만 처리 방식은 언어마다 다르다.

언어	32비트 정수형	오버플로우 처리 방식
C, C++	int	조용한 순환
Java	int	조용한 순환
C#	int	조용한 순환 (단, checked로 감지 가능)
Python	int	자동 확장 (정수 크기 제한 없음)
JavaScript	Number	64비트 부동소수점, 정밀도 손실 가능성 있음

 

 

 

결론

오버플로우는 정수형 데이터 처리에서 자주 발생하는 문제이며, 언어나 환경에 따라 다르게 처리된다. 특히 int 같은 고정 크기 정수형을 사용하는 경우, 예상치 못한 부호 반전이나 오류로 이어질 수 있다.

 

C#을 포함한 대부분의 언어에서는 이를 방지하기 위해 다음을 고려해야 한다.

• 값이 커질 수 있는 상황에서는 long 등의 더 큰 타입 사용
• checked 키워드나 사전 범위 체크를 통한 안전한 연산 수행
• JSON 직렬화 시 타입 손실 주의 (클라이언트-서버 간 통신에서 특히 중요)

정수값의 오버플로우는 단순한 버그를 넘어, 게임 내 자산 오류나 재무 계산 문제로까지 이어질 수 있으므로 반드시 사전에 대비가 필요하다.