C言語のmod演算 (e.g. X % 4) の動作を確認する。主に第1項が負の値のとき。

mod.c

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>     // uint8_t

/*
何を見る？:
テーブルやリングバッファの位置を指す変数が増加方向にも減少方向にも辿れるように、C言語の演算 X % 4 の動作を確認する

結果:
X % 4 は Xが正の値のときは期待通りに動くが、Xが負の値のときは期待通りには行かない
なので、Xが正/負のどちらの値でも同一の式でやるには以下のようにする

(4 + X) % 4
*/

int main(void)
{
    const uint8_t STATE_TBL[] = { 0b00, 0b01, 0b11, 0b10 };
    const uint8_t N_STATE_TBL = sizeof(STATE_TBL) / sizeof(STATE_TBL[0]);

    printf("N_STATE_TBL: %d\n", N_STATE_TBL);

    int8_t idx = 0;

    // 正の値を4で割った余りを出す
    for (int i=0; i<8; i++) {
        printf("idx %d\n", idx);
        // idx = (idx + 1) % N_STATE_TBL;                   // 第１項が正の値だけならこれでいい
        idx = (N_STATE_TBL + (idx + 1)) % N_STATE_TBL;      // 第１項が負の値のときと同じ式で、正の値でも問題ないことを確認
    }

    printf("------\n");

    idx = 0;

    // 負の値を4で割った余りを出す
    for (int i=0; i<8; i++) {
        printf("idx %d\n", idx);
        idx = (N_STATE_TBL + (idx - 1)) % N_STATE_TBL;      // 第１項が負の値のときの式はこうする
        // idx = (idx - 1) % N_STATE_TBL + N_STATE_TBL;     // ここ→によるとこれでいいはずらしいけどダメだった https://daeudaeu.com/mod-sign/
    }

    return 0;
}

/*
❯❯❯ gcc mod.c && ./a.out
N_STATE_TBL: 4
idx 0
idx 1
idx 2
idx 3
idx 0
idx 1
idx 2
idx 3
------
idx 0
idx 3
idx 2
idx 1
idx 0
idx 3
idx 2
idx 1

*/

うまく行かない例

正の値のときの式 idx = (idx - 1) % N_STATE_TBL; のままで負の値の演算をすると、
演算結果がマイナスになるのでこのままでは配列の添字に使えない。

❯❯❯ gcc mod.c && ./a.out
N_STATE_TBL: 4
idx 0
idx 1
idx 2
idx 3
idx 0
idx 1
idx 2
idx 3
------
idx 0            <-- これは期待どおり
idx -1           <-- これな。期待値は3
idx -2           <-- これな。期待値は2
idx -3           <-- これな。期待値は1
idx 0                  以下略
idx -1
idx -2
idx -3