.NET VM 如何检查整数溢出？答案

【问题标题】：How does the .NET VM check for integer overflows?.NET VM 如何检查整数溢出？
【发布时间】：2011-01-03 23:58:15
【问题描述】：

正如我们都知道和喜爱的那样，每次整数溢出时，.NET 都会引发 IntegerOverflow 异常。我认为这是一件非常好的事情。

但我想知道他们是如何做到这么快的。 x86 不会捕获整数溢出，如果其他架构允许这样做，我会感到惊讶。我为 x86 找到的最佳解决方案是在每个算术运算之后放置一条“INTO”指令。但我认为这会导致明显的放缓。

如果可以证明操作不会溢出，他们可以在编译器中进行一些静态检查以避免这种情况。但是当编译器无法确定操作的结果时，性能关键的内部循环呢？

我尝试查看 Mono 源代码，但找不到他们进行这些检查的位置。

那么有没有人知道他们到底在做什么？我真的很想知道。

附带说明：有没有办法查看 .NET JITC 发出的 x86 代码？

【问题讨论】：

“每次整数溢出”：仅当使用 IL 指令的检查形式时，例如add.ovf 而不是 add。使用未经检查的指令——这是 C# 至少默认生成的，除非你使用 checked 关键字——溢出只会以我们从 C 中“了解和喜爱”的方式滚动。
附注... NGEN 将生成本机图像机器码... msdn.microsoft.com/en-us/library/6t9t5wcf%28VS.80%29.aspx
这不是一个很大的惩罚。如果溢出异常很少见，处理器将开始快速正确预测这些分支，您几乎不会遇到任何减速（假设您担心循环中的性能）。
我想我听过一个演讲，演讲者说检查是 .NET 的默认设置。可能是我记错了。
是的。 .Net 也没有强制要求，这完全取决于语言（而不是 JIT）编译器。在 VB.Net 中是默认值，在 c# 中不是。

标签： .net jit

【解决方案1】：

开始调试，右键源码，去反汇编。你会看到这样的东西：

      int ix = int.MaxValue;
0000003a  mov         dword ptr [ebp-40h],7FFFFFFFh 
      int jx = 1;
00000041  mov         dword ptr [ebp-44h],1 
      Console.WriteLine(ix + jx);
00000048  mov         ecx,dword ptr [ebp-40h] 
0000004b  add         ecx,dword ptr [ebp-44h] 
0000004e  jno         00000055                 <--- overflow test
00000050  call        6D7ABAD2                 <--- kaboom
00000055  call        6CFE2F40

换句话说：JIT 编译器生成显式代码来检查溢出。默认关闭。

【讨论】：

【解决方案2】：

仅当您在已检查的上下文中时才会抛出它，无论是在源代码中还是作为项目中的设置（这取决于语言）。其结果是输出一条不同的 IL 指令。

这只是arithmetic overflow 的一般问题的一个具体示例，x86 JIT 实现无疑会在任何此类操作之后插入对相关标志的检查，如果设置了标志则抛出异常的指令。

说明（以加法为例）是：

add 添加两个数字（带有环绕溢出）
add.ovf 添加两个数字并捕获有符号溢出
add.ovf.un 添加两个数字并捕获无符号溢出

确实存在一定程度的编译器验证，即常量折叠发生并且结果值必须适合分配的变量。其他静态分析措施是可能的，但可以捕获的内容是有限的。

如果您希望查看发出的 JIT 代码，只需在混合模式下调试相关代码，然后像查看普通程序一样查看反汇编、堆栈、寄存器。或者去看看 ngen 图像（这很棘手，因为格式很容易改变）。

请注意，通过 VS 执行此操作，您可能希望正常启动程序（在发布模式下），然后附加调试器，因为 JIT 的结果会有所不同，具体取决于是否附加了调试器以及是否标记了程序集禁止优化（调试版本的默认设置）

【讨论】：