Microsoft.Net框架程序设计学习笔记（6）：算术运算溢出处理checked与unchecked操作

　　考虑以下代码：

byte b = 100;
b = (byte)(b+200);

　　这段代码在实际运行中是否会抛出溢出异常呢？

　　先不管答案，我们来看看CLR是如何应对溢出的：

　　CLR提供的IL指令允许编译器选择自己期望的行为。CLR提供了一个名为add的指令，会直接对两个数做加法运算，而不做任何溢出检查。同时，CLR还提供了一个名为add.ovf的指令，它在对两数做加法运算时，一旦发出溢出，便会抛出一个System.OverflowException异常。除这两个加法运算指令外，CLR还提供了类似的减法（sub/sub.ovf）、乘法（mul/mul.ovf），以及数据转换（conv/conv.ovf）运算指令。

　　C#允许开发人员自己决定如何处理溢出。默认情况下，溢出检查是关闭的。这意味着编译器产生的IL指令中的加、减、乘及转换运行是不包含溢出检查的版本。这样的结果是代码的效率有所提高。

　　程序员如何对溢出进行检查呢？C#中的checked（检查溢出）和unchecked（不检查溢出）操作符为我们提供了这种灵活性。

　　看下面的例子：

　　byte b = 100;
　　b = checked((byte)(b + 200));　　  //抛出OverflowException异常
　　b = (byte)(b + 200);　　　　　　　　//不抛出异常
　　b = unchecked((byte)(b + 200));　 //不抛出异常

　　除了checked和unchecked操作符外，C#还提供了checked和unchecked语句，它可使整个语句块中的表达式都接受或不接受溢出检查。
　　使用示例如下：

　　checked
　　{
　　　　byte b = 100;
　　　　b = (byte)(b + 200);　　　　//抛出异常
　　}

　　unchecked
　　{
　　　　byte b = 100;
　　　　b = (byte)(b + 200);　　　　//不抛出异常
　　}

　　很简单吧，溢出与否完全控制在程序员自己的手中。

　　再考虑以下代码：

void Method1()
{
　　byte b = 100;
　　b = (byte)(b + 200);
}

void Method2()
{
　　checked
　　{
　　　　//会抛出异常吗？
　　　　Method1();
　　}
}

　　答案是不会抛出异常。因为checked操作符和语句只影响加、减、乘以及转换IL指令产生的版本，在checked操作符或语句内调用一个方法不会对该方法产生任何影响。

　　怎么合理使用checked和unchecked呢？以下是一些推荐原则：

1. 如果希望在出现溢出时抛出异常，就应该显式使用checked。
2. 如果即使出现了溢出，我们也不希望有异常抛出，那就应该显式使用unchecked。
3. 对于未使用checked和unchecked的代码来说，默认不进行溢出检查。

　　System.Decimal的溢出：

　　System.Decimal是一个非常特殊的类型。虽然很多编程语言（如C#和VB）都将该类型看作是一个基元类型，但CLR却不是这样。这意味着CLR没有直接操作Decimal类型的IL指令，CLR对Decimal类型的运算操作其实是通过Add、Subtract、Multiply、Divide等几个静态方法实现。因此，checked和unchecked操作符和语句对Decimal类型没有任何影响。若对Decimal值的操作没有安全执行，系统总会抛出OverflowException异常。另外，由于没有相对应的IL指令，操作Decimal值的代码效率比操作其他CLR基元类型的代码效率要低，如无特殊需要，应量避免使用Decimal类型。

　　题外话：

　　CLR只在32位和62位值上进行算术运算。所以代码：

byte b = 100;
b = (byte)(b+200);

　　在运算时，b和200首先转换为32位值，然后相加，得到结果亦为32位值，接着再转型为一个byte类型，然后才能将其放入变量b的存储堆栈内。回想自己以前做项目时用到了位运算符&、|、^等在byte上进行运算，但却发现运算结果总是变成了int类型，当时心里那个奇怪，原因正在于此。