边界检查

✍ dations ◷ 2025-06-07 19:53:56 #计算机错误

边界检查在程序设计中是指在使用某一个变量前,检查该变量是否处在一个特定范围之内。最常见的是数组的下标检查,防止下标超出数组范围而覆盖、运行其他堆栈地址数据。

若是边界检查未能有效发现错误,最常见的结果是程序出现异常并终止运行,但也可能出现其他现象。

由于每次都进行边界检查非常耗时,而且有些代码确定不会出现越界问题,所以这个操作并不总是需要被执行。一些现代编译器中有称为选择性边界检查的技术,可以略去一些常见的不需要的边界检查,从而提高程序的性能。

在目前常见的编程语言中,强制进行边界检查的有C#、Ada、Haskell、Java、JavaScript、Lisp、PHP、Python、Ruby和Visual Basic。其中C#同时支持“unsafe块”(不安全代码块),即一段暂时关闭边界检查、启用指针以提高效率的代码块。这个功能常被用于加速一小段不可能出现越界问题的代码的执行速度,而不至于破坏整个程序的安全性。除了这些语言,D语言和OCaml也支持自动边界检查,但是允许用户通过编译器的一个开关选项来选择是否启用该功能。

然而,有一些编程语言(比如C语言)为了提高速度,从来都不会自动进行边界检查,这经常导致差一错误(见右图)和缓冲区溢出的发生。许多程序员认为这些语言为了速度所付出的代价太大了。在1980年图灵奖讲座上,东尼·霍尔讲述了他设计包含边界检查的ALGOL 60语言时的经历:

范围检查经常被用于确保某个数字处在一个特定的范围之内。通常在访问数组的时候会进行该检查,因为当数组下标越界的时候,数据会被写入其它变量的空间,甚至会覆盖压栈的寄存器数值。这样一来,程序可能会崩溃,或者是导致一些安全漏洞的产生(见缓冲区溢出)。在Java中,Java虚拟机将在尝试访问数组中的元素的时候,自动的进行数组边界检查,并且在下标越界的时候引发异常。

范围检查的另一个常见用途是在两种数据类型相互转换的时候。在构建在.NET Framework上的语言中,超出范围的强制转换将引发InvalidCastException类型的异常。

比如将一个32位有符号整数类型的变量强制转换到一个16位有符号整数类型的变量之前,会检查这个变量的值是否在-32768~+32767之间(16位有符号整数可以表示的整数范围),而不是诸如32768之类的无法表示的数字。

数组下标检查是指在程序中,所有数组下标的表达式的结果在真正被用来访问某一个特定的元素之前,先把它的值和定义数组时给出的数组上界和下界进行比较。如果一个下标超出了预期的范围时,那么就引发一个错误来阻止进一步的访问。(例如:.NET Framework中的IndexOutOfRangeException和ArgumentOutOfRangeException类型异常)

比如在访问一个下标范围是0~9的数组前检查下标是否也在0~9内,而不是如25之类的越过数组结尾的下标。

除了软件实现的下标检查之外,VAX架构的电脑拥有一条INDEX汇编指令,可以用来检查数组的下标是否越界,可以至多提供6个任意VAX编址的地址。B6500和一些相似的伯勒斯电脑则以硬件进行边界检查,无论是采用什么语言撰写的程序。

在数据集合数据质量范畴中,边界检查表示检查一个并不总是错误的数据。比如,一个成年人的身高应该处在0到3米之间、利用率应该在0到1之间等。

相关

  • 佐贺大学佐贺大学(日语:佐賀大学/さがだいがく),位于佐贺县的日本国立大学。由旧制佐贺高等学校、佐贺师范学校、佐贺青年师范学校在1949年合并而成。
  • 联盟计划联盟计划(俄语:Союз,意思为“联盟”)是苏联于20世纪60年代初开始的一项载人航天计划。它原先是苏联登月计划的一部分,目的是将苏联宇航员送上月球。联盟号飞船和联盟号火箭都
  • 引子去除引物(英文:primer),又译引子,是一小段单链DNA或RNA,作为DNA复制的起始点,存在于自然中生物的DNA复制(RNA引物)和聚合酶链式反应(PCR)中人工合成的引物(通常为DNA引物)。之所以需要引物是
  • 洪茂椿洪茂椿(1953年9月17日-),中国无机化学家。生于福建莆田。1978年毕业于福州大学化学系。1981年获中国科学院福建物质结构研究所硕士学位。日本名古屋大学博士。中国科学院福建物
  • 平方厘米平方厘米(平方公分)(符号为cm²)是面积的公制单位(SI Unit),其定义是“边长为1厘米的正方形的面积”。(1m²=10000cm²) (1mm²=0.01cm²) (1公顷=100000000cm²) (1公亩=1000000cm
  • 古提人库提人是扎格罗斯山脉(现伊朗和伊拉克边界)的游牧民族。他们的祖国常被称为苏美尔,库提人往往被认为是现代库尔德族的先驱。公元前1世纪,库提人就常出现于美索不达米亚低地,之后
  • 卡诺定理 (热力学)卡诺定理是热力学中的一个定理,说明热机的最大热效率只和其高温热源和低温热源的温度有关。此定理以尼古拉·卡诺为名。根据卡诺定理,则依卡诺定理可得到一热机的最大热效率
  • 圣基茨岛圣基茨岛(英语:Saint Kitts或Saint Christopher),又称作圣克里斯托弗岛(英语:Saint Christopher),是位于加勒比海的一座岛屿,东岸面临大西洋。和尼维斯岛共同组成圣基茨和尼维斯联邦
  • 黄崇雄黄崇雄(1943年4月6日-),笔名萧垄、萧郎,台南县将军乡人(现今的台南市将军区),曾在佳里国中、麻豆国中担任历史教师,现在已经退休。与黄劲连、羊子乔、陈艳秋、林佛儿等人同为重要的
  • 雪佛兰爱唯欧爱唯欧(AVEO)是上海通用于2011年5月20日推出的雪佛兰品牌小型轿车。目前推出的有两厢、三厢共六款车型,有1.4L、1.6L两种排量。官方指导价8.18~11.18万元。爱唯欧上市后,配合《