为什么需要检查大于Int32.MaxValue的值？

Question

我正在使用Visual Studio 2010 SP1 Ultimate进行C#类库项目(.net 4)的开发，我对某些事情很好奇...

给定以下方法：

public void DoSomethingBrilliant(int input)
{
    if (input == int.MaxValue)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("input");

    input++;

    Console.WriteLine(input);
}

我从代码分析中得到了如下的警告：

CA2233 : Microsoft.Usage : 请在“Test.DoSomethingBrilliant(int)”中修正操作“input+1”可能会溢出的问题。

我想了想，觉得这有点奇怪，因为我已经通过在开头抛出异常来检查input++操作是否会溢出，但我将其改成了这样：

public void DoSomethingBrilliant(int input)
{
    if (input >= int.MaxValue)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("input");

    input++;

    Console.WriteLine(input);
}

然后警告果然消失了。

现在我的小脑袋很困惑，因为我得到的参数是一个int，那么为什么检查它是否大于整数允许的最大值会有任何价值呢？

然后我回到了原来的代码，并切换到了调试模式，没有警告就编译成功了！越来越奇怪了...

我检查了调试和发布之间的差异，发现如果我选中了优化代码选项，那么代码分析中的警告就会弹出。

所以优化会导致某些情况下需要检查是否大于int.MaxValue。嗯？为什么？我是不是太迟钝了？优化做了什么，使得我可能会得到一个比接受int的方法所允许的int.MaxValue还要大的int参数呢？

还是说这只是代码分析功能中的一个错误吗？

更新：

这是“未优化”版本的IL（在此版本中，代码分析得到了正确的结果）：

.method public hidebysig instance void  DoSomethingBrilliant(int32 input) cil managed
{
  // Code size       40 (0x28)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] bool CS$4$0000)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldarg.1
  IL_0002:  ldc.i4     0x7fffffff
  IL_0007:  ceq
  IL_0009:  ldc.i4.0
  IL_000a:  ceq
  IL_000c:  stloc.0
  IL_000d:  ldloc.0
  IL_000e:  brtrue.s   IL_001b
  IL_0010:  ldstr      "input"
  IL_0015:  newobj     instance void [mscorlib]System.ArgumentOutOfRangeException::.ctor(string)
  IL_001a:  throw
  IL_001b:  ldarg.1
  IL_001c:  ldc.i4.1
  IL_001d:  add
  IL_001e:  starg.s    input
  IL_0020:  ldarg.1
  IL_0021:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
  IL_0026:  nop
  IL_0027:  ret
} // end of method Test::DoSomethingBrilliant

这里是针对优化版本的翻译（它会出错）：

.method public hidebysig instance void  DoSomethingBrilliant(int32 input) cil managed
{
  // Code size       31 (0x1f)
  .maxstack  8
  IL_0000:  ldarg.1
  IL_0001:  ldc.i4     0x7fffffff
  IL_0006:  bne.un.s   IL_0013
  IL_0008:  ldstr      "input"
  IL_000d:  newobj     instance void [mscorlib]System.ArgumentOutOfRangeException::.ctor(string)
  IL_0012:  throw
  IL_0013:  ldarg.1
  IL_0014:  ldc.i4.1
  IL_0015:  add
  IL_0016:  starg.s    input
  IL_0018:  ldarg.1
  IL_0019:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
  IL_001e:  ret
} // end of method Test::DoSomethingBrilliant

我看到在抛出操作之前有一堆额外的调用，但是说实话 - 我不知道它们是做什么的！

- kmp

Answer 1

或者，这只是代码分析功能中的一个错误吗？

看起来是的。说实话，并不奇怪-要使这种代码分析完美无缺非常棘手。鉴于任何特定的int不能大于int.MaxValue，因此>=和==肯定是等价的。

- Jon Skeet

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代码分析器可能认为不等运算符比简单的相等更重要。当我进行安全检查时，我会尽量去掉值域中的许多部分。 - bluevector

我很感兴趣为什么在非优化的“调试”汇编中它会得到正确的结果？ - kmp

@kmp：不想说。我想知道 == 是否以某种奇怪的方式进行了优化。你有查看过 IL 吗？ - Jon Skeet

是的，我确实查看了IL代码，但我并没有变得更明智（因为我并不真正理解IL代码）- 我只是为了完整性将其放在问题中。 - kmp

最有可能的是，代码分析正在查看执行流程而没有内联“int.MaxValue”，因此不知道要比较的值真正是“Int32”的最大值。 - Daniel Pryden

Answer 2

请看这些代码片段：

if (x == int.MaxValue) return;
// x != int.MaxValue

和

if (x >= int.MaxValue) return;
// x < int.MaxValue

并且

// x < int.MaxValue
// rewrite
// x + 1 <= int.MaxValue
x++;
// x <= int.MaxValue

x++ 的后置条件（通过推导）表明其前置条件必须为：

x < int.MaxValue 

只有在您检查以下情况的情况下才能建立：

x >= int.MaxValue

- Wouter