检查算术溢出并获取溢出计数？

Question

检测算术溢出（或下溢）并获取溢出计数的最合适方法是什么？

为了更容易理解，我将使用byte，但这对于int 或任何其他基本整数类型都是相同的。现在想象一下我的值是 240 并且想给它加上 24。显然是算术溢出。使用checked 关键字至少很容易检测到...

byte value = 240;
try
{
    checked
    {
        value += 24;
    }
}
catch (OverflowException e)
{
    // handle overflow, get overflow count via % etc.
}

...通过抛出异常。

这是我目前正在使用的。

但是，我不太喜欢这个中的异常处理。异常通常非常昂贵，我想从一开始就避免它们。对我来说，这似乎是一个 Boneheaded-Exception 反正。 我可以做一些算术魔法来预先检测到这一点吗？

Answer 1

我猜你可以检查当前值和最大值之间的差异是否足够大以进行加法：

var difference = byte.MaxValue - value;

if(difference >= 24)//OK to add 24
else//will cause overflow

要检测下溢，您可以改用 byte.MinValue 值：

var difference = value - byte.MinValue;
if(difference >= 24)//OK to subtract 24
else//will cause underflow

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考虑到这些，您可以为它们制作一些扩展方法：

public static class OverflowExtensions
{
    public static bool WillAdditionOverflow(this byte b, int val)
    {
        return byte.MaxValue - b < val;
    }

    public static bool WillSubtractionUnderflow(this byte b, int val)
    {
        return b - byte.MinValue < val;
    }
}

你可以这样使用：

using MyApp.OverflowExtensions;
//...

if(value.WillAdditionOverflow(24))
    //value + 24 will cause overflow

if(value.WillSubtractionUnderflow(24))
    //value - 24 will cause underflow

Answer 2

反过来呢？

byte oldValue = 240;
byte newValue;

unchecked
{
  newValue = (byte)((oldValue + 24) % 255);
}

// if (newValue < oldValue), overflow happened and newValue 
// contains the "amount" of overflow

（字节需要% 255，因为byte + byte是一个整数，可能是出于便携性原因）

请注意，这仅在您添加的数字与值的大小相同时才有效（即，两者都是字节，都是整数......）并且它仅适用于添加。对于减法，您只需反转比较 (newValue > oldValue)。乘法时没有任何用处。

这种方法的优点在于它不依赖于数据类型足够大而不会导致溢出，这是其他一些建议方法的弱点。

Answer 3

这样的事情怎么样？

if (byte.MaxValue - 240 < 24)
{
    // handle overflow
}

对于下溢，比如说，看看你是否可以做 24 - 240

if (byte.MinValue + 240 > 24)
{
    // handle underflow
}