Эндрю Троелсен - ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ С# 2005 И ПЛАТФОРМА .NET 2.0. 3-е издание

В завершение главы мы рассмотрим ряд ключевых слов C#, применение которых требует от разработчика несколько большего опыта в программировании:

• checked/unchecked;

• unsafe/stackalloc/fixed/sizeof.

Сначала мы выясним, как с помощью ключевых слов checked и unchecked в C# обеспечивается автоматическое выявление условий переполнения и потери значимости при выполнении арифметических операций.

Вы, несомненно, прекрасно знаете, что любой числовой тип данных имеет свои строго заданные верхний и нижний пределы (значения которых можно выяснить программными средствами с помощью свойств MaxValue и MinValue). При выполнении арифметических операций с конкретным типом вполне возможно случайное переполнение блока хранения данного типа (попытка присвоения типу значения, которое оказывается больше максимально допустимого) или потеря значимости (попытка присвоения значения, которое оказывается меньше минимально допустимого). Чтобы "идти в ногу" с CLR, обе эти возможности будут обозначаться, как "переполнение". (И переполнение, и потеря значимости приводят к созданию типа System.OverflowException. Типа System.UnderflowException в библиотеках базовых классов нет.)

Для примера предположим, что мы создали два экземпляра типа System.Byte (тип byte в C#), присвоив им значения, не превышающие максимального (255). При сложении значений этих типов (с условием преобразования результата в тип byte) хотелось бы предполагать, что результат будет точной суммой соответствующих членов.

namespace CheckedUnchecked {

class Program {

static void Main(string[] args) {

// Переполнение для System.Byte.

Console.WriteLine("Макс, значение для byte равно {0}", byte.MaxValue);

Console.WriteLine("Мин. значение для byte равно {0}", byte.MinValue);

byte b1 = 100;

byte b2 = 250;

byte sum = (byte)(b1 + b2);

// Значением sum должно быть 350, но.…

Console.WriteLine("sum = {0}", sum);

Console.ReadLine();

}

}

}

Вывод этого приложения покажет, что sum содержит значение 94 (а не ожидаемое 350). Причина очень проста. Поскольку System.Byte может содержать только значения, находящиеся между 0 и 255 (что в итоге составляет 256 значений), sum будет содержать значение переполнения (350 – 256 = 94). Как видите, в отсутствие специальной коррекции переполнение происходит без генерирования исключений. Иногда скрытое переполнение не создает никаких проблем. В других случаях соответствующая потеря данных может быть совершенно неприемлемой.

Для обработки переполнений или потери значимости в приложении имеются две возможности. Первой возможностью является использование программистского опыта и квалификации с тем, чтобы обработать все условия переполнения вручную. Предполагая, что вы можете найти все условия переполнения в программе, можно было бы решить проблему, связанную с переполнением в предыдущем программном коде, как показано ниже.

// Использование int для sum, чтобы не допустить переполнения.

byte b1 = 100;

byte b2 = 250;

intsum = b1 + b2;

Конечно, проблемой этого подхода является то, что вы – человек, а значит, при всех ваших усилиях, могут остаться ошибки, ускользнувшие от вашего взгляда. Поэтому в C# предлагается ключевое слово checked. При помещении оператора (или блока операторов) в рамки контекста ключевого слова checked компилятор C# генерирует специальные CIL-инструкщии, с помощью которых проверяются условия переполнения, возможные при выполнении сложения, умножение, вычитания или деления числовых типов данных. Если происходит переполнение, среда выполнения генерирует тип System.OverflowException. Рассмотрите следующую модификацию программы.

class Program {

static void Main(string[] args) {

// Переполнение для System.Byte.

Console.WriteLine("Макс. значение для byte равно {0}.", byte.MaxValue);

byte b1 = 100;

byte b2 = 250;

try {

byte sum = checked((byte)(b1 + b2));

Console.WriteLine("sum = {0}", sum);

} catch (OverflowException e) { Console.WriteLine(e.Message); }

}

}

Здесь оператор сложения b1 и b2 помещается в контекст ключевого слова checked. Если вы хотите, чтобы проверка переполнения происходила для блока программного кода, можно взаимодействовать с ключевым словом checked так, как показано ниже.

try {

checked{

byte sum = (byte)(b1 + b2);

Console.WritaLine(sum = {0}", sum);

}

} catch (OverflowException e) {

Console.WriteLine(e.Message);

}

В любом случае соответствующий программный код будет проверяться на возможное переполнение автоматически, и если переполнение будет обнаружено, то будет сгенерирована соответствующее переполнению исключение.

Если вы создаете приложение, которое не должно позволять скрытое переполнение ни при каких условиях, будет слишком утомительно указывать ключевое слово checked для каждой строки программного кода. В качестве альтернативы компилятор C# предлагает использовать флаг /checked. Когда этот флаг активизирован, все арифметические операции будут проверяться на переполнение без указания ключевого слова checked. Если обнаружится переполнение, вы получите OverflowException среды выполнения.

Чтобы активизировать этот флаг в Visual Studio 2005, откройте страницу свойств проекта и щелкните на кнопке Advanced на вкладке Build. В появившемся диалоговом окне отметьте флажок Check for arithmetic overflow/underflow (Проверять условия переполнения/потери значимости для арифметических операций), рис. 9.3.

Рис. 9.З. Активизация проверки переполнения в Visual Studio 2005

Ясно, что эта установка оказывается очень полезной при отладке. После того как все связанные с переполнением исключения будут из программного кода удалены, флаг /checked для последующей компоновки можно отключить.

В предположении, что вы активизировали проверку переполнения для всего проекта, как разрешить игнорирование переполнений для тех блоков программного кода, где "молчаливая реакция" на переполнение вполне приемлема? Поскольку флаг /checked предполагает проверку всей арифметической логики, в языке C# предлагается ключевое слово unchecked, которое позволяет отключить генерирование System.OverflowException для конкретных случаев, Правила использования этого ключевого слова аналогичны правилам использования ключевого слова checked, и вы можете указать для него один оператор или блок операторов, например:

// Даже если флаг /checked активизирован,

// этот блок не генерирует исключения в среде выполнения.

unchecked {

byte sum = (byte)(b1 + b2);