Summary  
This chapter explains how unsigned integer types reserve all bits for value storage to extend the range of storable non-negative numbers, at the cost of no longer representing negative values.

General domain of usage  
Storing counts or sizes where values are guaranteed non-negative (e.g., array indices, object counts).

Explore unsigned data types in C++. Learn how unsigned types differ from signed types, why they are useful for representing only non-negative numbers, and how they affect memory usage and value range. See practical examples, such as using unsigned integers to track warehouse inventory, and understand what happens if you assign a negative value to an unsigned variable. This video covers key concepts, including the role of the sign bit, the expanded range of unsigned types, and when to apply the unsigned modifier in your own programs.

2進数で数値を表現するには、その**値**と**符号**の両方を格納する必要があります。1ビットは符号の格納に使用され、残りのビットは数値の値を格納するために使われます。符号ビットは次のように格納されます：

- 数値が非負の場合は`0`；
- 数値が負の場合は`1`。

変数が**非負の数値のみを格納できる**ことが確実な場合、`unsigned`型修飾子を利用できます。この修飾子を使うことで、符号を考慮せずに値を格納できます。

さらに、値の格納に利用できるメモリが増えるため、取りうる値の範囲が広がります。ただし、負の数値はこの範囲に含まれません。したがって、許可される範囲は次の通りです：


I2luY2x1ZGUgPGlvc3RyZWFtPgoKaW50IG1haW4oKQp7Cgl1bnNpZ25lZCBpbnQgdG90YWxfdmVoaWNsZXMgPSAxNDQ2MDAwMDAwOwoJdW5zaWduZWQgc2hvcnQgYWdlID0gMjE7CiAgCglzdGQ6OmNvdXQgPDwgdG90YWxfdmVoaWNsZXMgPDwgc3RkOjplbmRsOwoJc3RkOjpjb3V0IDw8IGFnZSA8PCBzdGQ6OmVuZGw7Cn0=

さらに、データ型が正の数と負の数の両方を扱えることを示すための `signed` 型修飾子も利用可能。 ただし、すべての数値データ型はデフォルトで `signed` であるため、明示的に指定する必要はない。

注意

変数が負の値を取らない場合のみ `unsigned` を使用。  
符号なし変数に負の値を代入してもエラーは発生しないが、結果の値は正しくならない。

#define CATCH_CONFIG_MAIN
#include <catch2/catch.hpp>

unsigned int addStock(unsigned int stock, unsigned int newStock, unsigned int maxCapacity);

TEST_CASE("Add 30 to 950 with max 1000 -> 980", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(950, 30, 1000);
    REQUIRE(result == 980); // Expected: 980, input: stock=950, newStock=30, maxCapacity=1000
}

TEST_CASE("Add 100 to 950 with max 1000 -> 1000 (capped)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(950, 100, 1000);
    REQUIRE(result == 1000); // Expected: 1000, input: stock=950, newStock=100, maxCapacity=1000
}

TEST_CASE("Add 0 to 950 with max 1000 -> 950 (no change)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(950, 0, 1000);
    REQUIRE(result == 950); // Expected: 950, input: stock=950, newStock=0, maxCapacity=1000
}

TEST_CASE("Add 1000 to 0 with max 1000 -> 1000 (fills capacity)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(0, 1000, 1000);
    REQUIRE(result == 1000); // Expected: 1000, input: stock=0, newStock=1000, maxCapacity=1000
}

TEST_CASE("Add 500 to 400 with max 800 -> 800 (capped)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(400, 500, 800);
    REQUIRE(result == 800); // Expected: 800, input: stock=400, newStock=500, maxCapacity=800
}

TEST_CASE("Add 100 to 200 with max 500 -> 300 (normal add)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(200, 100, 500);
    REQUIRE(result == 300); // Expected: 300, input: stock=200, newStock=100, maxCapacity=500
}

TEST_CASE("Add 0 to 0 with max 100 -> 0 (empty warehouse)", "[addStock]") {
    unsigned int result = addStock(0, 0, 100);
    REQUIRE(result == 0); // Expected: 0, input: stock=0, newStock=0, maxCapacity=100
}

test.cpp

プログラミング言語を学ぶ際、データ型の包括的な理解は非常に重要です。本コースでは、C++におけるデータ型についてより深く学び、それらがメモリ上でどのように格納されるかについての知見を得ることができます。さらに、型変換のトピックも取り上げます。

short、int、long、float、double などはすべて数値データ型です。これらすべてについて、またそれらが内包する可能性のある落とし穴について学びます。

チャレンジ：符号なしデータ型

解答