CLR-基元类型以及溢出检查

=========（CLR via C#阅读笔记）========

基元类型（primitive type）：

基元类型也不做过多的解释，举个例子即可清晰的辨别

在java里曾使用过Sting s="java"; 定义字符串，然后就会觉得很诧异，为啥是大写开头，我写C#,一直都是 string ,int ,double,float等等小写开头，这时候，来了解基元类型方可解惑。

1  int a=0;
2  System.Int32 a=0;
3  int a=new int();
4  System.Int32 a=new System.Int32();

以上定义int类型的语法，都是能正确编译与运行的，其中第一种最方便简洁，那么这种方便简洁的int,string,byte..decimal,object等等都称作C#的基元类型，对应FCL类型则为System.Int32(其它依次类推，注意是大写开头)。

以上，基元类型和FCL类型效果完全一致。

 

基元类型转换可能造成精度或数量级的丢失：

然后下面谈到，基元类型中的一些转换问题：

1 int i=5;  //System.Int32
2 long j=i; //System.Int64 

上述代码能够正确的完成隐式转换，也支持一些字面值的转换。

但是将代码调换一下：

1 1 longi=5;  //System.Int64
2 2 int j=i; //System.Int32

这个时候是不安全的转换，因为long 可以容纳更长的数字，如果long对象的值超过了int,那么会发生丢失精度或数量级，这个时候必须使用显示转换。

但是即使做了显示转换，也无法避免误差的产生：

 

对数据转换造成误差做了一个小小的测试:

 

得出结论，在超过int（-2,147,483,648 到 2,147,483,647）范围后，int会从头在依次计算，比如比范围多1，就会从最大值回到开头，多2，就会往后再数一个

而浮点型，不论是float还是double都是直接截取整数位不会进行四舍五入（有些语言不是截取）。

 

checkd和uncheckd基元类操作

作用：

一些元算可能会有溢出发生，例如

1 byte b=100;  //无符号八位值，范围0-255
2 b=(byte)(b+200); //溢出得到值 (100+200)-255-1=44

 

如果，你觉得这种溢出是非法的不可接受的，那么可以加上checked：

几种常见用法：

checked语句对指定的代码块进行检查：

1 //unchecked写法亦然，但是表示不对溢出进行检查
2 checked
3 {
4 byte b=100;  //无符号八位值，范围0-255
5 b=(byte)(b+200); //溢出得到值 (100+200)-255-1=44
6 }

需要注意的是，checked操作符仅仅对块里面进行的运算表达式生效，如果你放一个方法进去，是不会有任何效果的。

 

使用checked操作符：

1 b=checked((byte)(b+200));
2 b=(byte)checked(b+200); //两种写法都可以

这时候，再发生溢出的时候会抛出System.OverflowException: 算术运算导致溢出。

当然在极少数时候，异常是允许的，甚至是希望的，比如：计算哈希值或者校验和。

 

checked和unchecked到底是啥？

引申：CLR提供了一些特殊的IL指令，允许编译器选择它认为最恰当的行为。CLR有一个add指令，作用是将两个值相加，但不执行溢出的检查。还有一个add.ovf指令，作用也是将两个值相加，但会发生溢出时抛出System.OverflowException,当然减乘除也有对应方法，分别是sub/sub.ovf,mul/mul.ovf和conv/conv.ovf。而上面说到的checked和unchecked则是C#层面上提供的编译器开关，自然用来指定编译器下对应的指令（上面提到的IL指令）。

需要注意的是，使用了/checked+（/check-）编译器开关，会使代码执行变得稍慢，因为CLR会进行对应的语句检查。

 

如何有效的避免对基元类型的不良操作和编码：

1.  尽量使用有符合数值类型，这允许编译器检测更多的上溢/下溢错误（有符号意味着区分正负，无符号是没有负数的），也会减少可能的强制类型转换，另外无符号数值不符合CLS（Common  Language Standard）。
2.  如果代码可能发生你不希望的溢出（比如错误的输入造成的），就把这些代码放到checked块中，并捕捉异常。
3.  将允许溢出的代码块放到unchecked块中
4.  没有上述检查操作符的，意味着溢出是bug
5.  开发环境最好，打开编译器的/checked+开关（生成-高级），尽可能暴露问题，发布时应使用/checked-开关，确保代码更快的运行（当然如果能够对检查要求严格，又能接受带来的性能损失也可以打开开发来编译，可以防止应用程序在包含已损坏的数据的前提下运行）

 

特别的地方：

•  System.Decimal虽然在C#中是基元类型，但是在CLR中并不是,意味着没有对应的IL指令，它使用int,float,double,uint等数组来表示范围内的大小，如图：
• 
•  可以分析出：1.操作符“+”，“-”...对于decimal其实是无效的，但是我们不仅可以对他进行操作符的基本运算，也可以用提供的Add...等方法进行运算，因为它内部其实是对操作符进行了重载，且在运算不安全时是会自动抛出OverFlowException的异常的。2.checked  和 unchecked无效，它无需cheked操作符来检查抛出异常，也无法unchecked阻止异常抛出。
•  System.Numerics.BigInteger类型类似Decimal，也使用数组来表示任意大的数，但是它如何计算都不会溢出，只有在内存不足以改变数组大小时才会抛出异常OutMemoryException。

上述有更为详细的demo，效果如下：

 

Github地址：

https://github.com/JOJOJOFran/CLR-Via-C--TEST/tree/master/Design_Type/Primitive%20Type

 

有啥问题欢迎指正！