Как заставить компилятор C # генерировать исключение, когда любая математическая операция выдает «NaN»?

Question

Некоторые математические функции в программе, которую я недавно написал, возвращают недопустимые значения, такие как NaN (возможно, из-за того, что некоторые параметры функции не проверяются). Проблема в том, что довольно сложно отследить, какие функции передают неправильные значения. Это приводит к тому, что ошибки распространяются по всему коду и приводят к сбою программы через несколько минут или часов, если они вообще есть.

Интересно, есть ли способ отловить эти ошибочные операции в тот момент, когда значение NaN возникает в результате какой-либо операции (почти так же, как в «исключении DivisionByZero», которое выдается некоторыми компиляторами C / C ++, если я помню). *

Заранее спасибо.

P.D: Пожалуйста, не стесняйтесь пометить мой вопрос, если это необходимо.

Answer 1

Не видя ваш код, этот ответ будет обязательно расплывчатым, но один из способов сделать это - проверить вывод вашей функции и, если это «NaN», повышение и исключение:

if (double.IsNaN(result))
{
    throw new ArithmeticException();
}

Но с более подробной информацией об исключении.

UPDATE

Чтобы отловить, где выбрасывается определенное исключение, вы можете (временно) прервать его, когда исключение выдается в отладчике.

Выберите Отладка> Исключения , затем разверните дерево, чтобы выбрать Исключения времени выполнения общего языка> Система> System.ArithmeticException и отметьте опцию «Брошенный».

Проблема с этим в том, что он будет ломаться везде, где он выдается, а не только в вашем коде. Помещение явного кода на достаточно низкий уровень позволяет обойти это.

Answer 2

Этот вопрос кажется немного старше, но, поскольку я наткнулся на ту же проблему: Ответ Александра Торстлинга и комментарии ниже действительно работают для меня.

Приятно то, что, хотя c # не предоставляет свой собственный способ включения исключений с плавающей запятой, он все равно может их перехватывать (для c ++ сначала нужно преобразование).

C # -код здесь:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApplication2
{
  class Program
  {
    [System.Runtime.InteropServices.DllImport("msvcrt.dll")]
    public static extern uint _control87(uint a, uint b);

    [System.Runtime.InteropServices.DllImport("msvcrt.dll")]
    public static extern uint _clearfp();

    static void Main(string[] args)
    {
      float zero = 0.0f - args.Length; // Want 0.0f. Fool compiler...
      System.Console.WriteLine("zero = " + zero.ToString());

      // A NaN which does not throw exception
      float firstNaN = zero / 0.0f;
      System.Console.WriteLine("firstNaN= " + firstNaN.ToString());

      // Now turn on floating-point exceptions
      uint empty = 0;
      uint cw = _control87(empty, empty); // Debugger halts on this one and complains about false signature, but continue works.
      System.Console.WriteLine(cw.ToString());
      uint MCW_EM = 0x0008001f; // From float.h
      uint _EM_INVALID = 0x00000010; // From float.h (invalid corresponds to NaN
      // See http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/CompilerTricks.html#x86_FP

      cw &= ~(_EM_INVALID);
      _clearfp(); // Clear floating point error word.
      _control87(cw, MCW_EM); // Debugger halts on this one and complains about false signature, but continue works.      
      System.Console.WriteLine(cw.ToString());

      // A NaN which does throw exception
      float secondNaN = 0;
      try
      {
        // Put as much code here as you like.
        // Enable "break when an exception is thrown" in the debugger
        // for system exceptions to get to the line where it is thrown 
        // before catching it below.
        secondNaN = zero / 0.0f;
      }
      catch (System.Exception ex)
      {
        _clearfp(); // Clear floating point error word.
      }      

      System.Console.WriteLine("secondNaN= " + secondNaN.ToString());
    }
  }
}

Исключением, которое я получаю, является {"Переполнение или недостаточное значение в арифметической операции."} System.Exception {System.ArithmeticException}

Не уверен, почему отладчик жалуется на подпись _control87; Кто-нибудь, кто может улучшить это? «Продолжить» у меня отлично работает.

Answer 3

Я не знаю, работает ли это на CLR, но вы можете использовать _controlfp_s from для запуска исключений с плавающей запятой:

unsigned int _oldState;
errno_t err = _controlfp_s(&oldState, 0, MCW_EM);
assert(!err);

Для сброса:

errno_t err = _controlfp_s(0, _oldState, MCW_EM);
assert(!err);

Answer 4

Вы имеете в виду, что вы ищете какую-то настройку или опцию, чтобы как только любому int присваивалось значение NaN, вы хотите создать исключение? Я почти уверен, что такого не существует. Существует опция checked, которая предупредит вас о переполнении, но это не то же самое.

Я думаю, что единственной альтернативой отладке вручную является изменение кода в соответствии с предложением ChrisF. Вы всегда можете поместить #if DEBUG вокруг броска, чтобы остановить его, если добавляете производственный код.

Answer 5

Вы можете создать класс, который определяет те же операции, что и int (или double), который оборачивает int (или double). Этот класс будет проверять NaN после каждой операции (N.B. это будет намного медленнее, чем простое int или double).

В вашем коде вы будете использовать этот новый класс везде, где есть int (или double, соответственно). Вы даже можете использовать тип шаблона TIntegerType в своем коде, чтобы решить, хотите ли вы int или ваш класс SafeInt.

Возможно, кому-то не понравится этот подход, но я использовал его с приличным успехом для некоторых задач (например, используя высокоточную математику только для задач, которые в ней нуждаются, а в противном случае - точность машин).

Answer 6

Вы всегда можете попробовать условный разрыв в режиме отладки. Ниже приведена ссылка на полный ответ, когда я отвечал кому-то еще с похожим вопросом:

Условная отладка

Это позволит вам просто приостановить выполнение при выполнении условий, это может не быть исключением, но, тем не менее, должно помочь вам.