Question

阻止arithmetic overflow和underflow的唯一最有效的做法是什么？

我想到的一些例子是：

基于有效输入范围进行测试
使用正式方法进行验证
使用不变量
使用语言功能或库在运行时检测（这不会阻止它）

Answer 1

一种可能性是使用一种语言，该语言具有任意大小的整数，从不溢出/下溢。

否则，如果这是您真正关心的问题，并且如果您的语言允许，请编写一个类似整数的包装类，但检查每个操作是否有溢出。您甚至可以对调试版本进行检查，并为发布版本保留优化的内容。在像C ++这样的语言中，您可以这样做，并且它的行为几乎就像发布版本的整数，但对于调试版本，您将获得完整的运行时检查。

class CheckedInt
{
private: 
    int Value;

public:
    // Constructor
    CheckedInt(int src) : Value(src) {}

    // Conversions back to int
    operator int&() { return Value; }
    operator const int &() const { return Value; }

    // Operators
    CheckedInt operator+(CheckedInt rhs) const
    {
        if (rhs.Value < 0 && rhs.Value + Value > Value)
            throw OverflowException();
        if (rhs.Value > 0 && rhs.Value + Value < Value)
            throw OverflowException();
        return CheckedInt(rhs.Value + Value);
    }

    // Lots more operators...
};

编辑：

原来是某人doing this already for C++ - 目前的实现主要针对Visual Studio，但看起来他们也获得了对gcc的支持。

Answer 2

我编写了很多测试代码来对代码进行范围/有效性检查。这往往会抓住大多数这类情况 - 并且肯定会帮助我编写更多防弹代码。

Answer 3

使用高精度浮点数，如long double。

Answer 4

我认为您在列表中缺少一个非常重要的选项：为作业选择正确的编程语言。有许多编程语言没有这些问题，因为它们没有固定大小的整数。

Answer 5

选择使用的语言比整数的大小有更重要的考虑因素。如果您不知道值是否在边界内，只需检查您的输入，或者如果案例非常罕见，则使用异常处理。

Answer 6

在许多情况下，检查不一致的包装器是有意义的。如果两个或多个整数上的加法运算（即加法或乘法）导致的值小于操作数，则表示出现了问题。每个添加剂操作都应该跟着，

if (sum < operand1 || sum < operand2)
    omg_error();

同样，任何逻辑上应该导致较小值的操作都应检查是否意外嵌入。

Answer 7

您是否已调查过使用正式方法检查代码以证明其没有溢出？称为抽象解释的形式化方法技术可以检查软件的稳健性，以证明您的软件不会受到溢出，下溢，除零，溢出或其他类似的运行时错误的影响。这是一种详尽分析您的软件的数学技术。这项技术是由Patrick Cousot在20世纪70年代开创的。它成功地用于诊断Arian 5火箭的溢流状况，其中溢流导致运载火箭的破坏。在将浮点数转换为整数时引起溢出。您可以在here以及Wikipedia上找到有关此技术的更多信息。

单一最有效的做法，以防止算术溢出和下溢

7 个答案: