OverflowException是什么？如何检查数值溢出？-C#.Net教程-PHP中文网

OverflowException是什么？如何检查数值溢出？

畫卷琴夢

发布： 2025-09-03 09:22:01

原创

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overflowexception是当算术运算或类型转换结果超出目标数据类型范围时抛出的异常；2. 数值溢出因固定位数存储限制导致，常见表现为“回绕”，如int.maxvalue + 1在unchecked下变为int.minvalue；3. c#中可用checked关键字强制检查溢出并抛出异常，unchecked则允许回绕，可作用于表达式、语句块或方法；4. 预防溢出策略包括：选用更大数据类型（如long、decimal、biginteger）、进行输入验证与范围检查（如tryparse结合checked）、优化算法避免中间结果溢出；5. 在关键计算中应显式使用checked并加强代码审查，以确保数据准确性。

OverflowException是什么？如何检查数值溢出？

OverflowException

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是 .NET 运行时在执行算术运算或类型转换时，当结果超出了目标数据类型所能表示的最大值或最小值范围时抛出的异常。简单来说，就是数字“装不下了”。检查数值溢出，通常可以通过C#的

checked

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关键字、数据类型选择、以及在特定情况下进行手动范围校验来实现。

解决方案

处理和预防数值溢出，核心在于理解数据类型的限制并采取主动措施。最直接的方法是利用C#提供的

checked

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关键字，它会强制编译器在编译时或运行时检查算术运算和类型转换是否溢出，一旦发生溢出，就会抛出

OverflowException

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。这与默认的

unchecked

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上下文形成对比，在

unchecked

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模式下，溢出会被悄无声息地截断，导致错误的结果而非异常。

对于那些预期会处理大数值的场景，从一开始就选择足够大的数据类型至关重要，比如使用

long

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代替

int

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，或者

decimal

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来处理高精度浮点数。如果数字可能大到任何内置类型都无法容纳，

System.Numerics.BigInteger

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是一个非常强大的选择，它能处理任意大小的整数，但代价是性能开销会比内置类型大。

更进一步，在接收外部输入或进行关键计算前，进行显式的范围检查也是一个好习惯。比如，在将用户输入的字符串转换为数字之前，先判断其长度和字符内容，或者在计算前预估结果的范围，避免不必要的转换或运算。

数值溢出为什么会发生，它有哪些常见表现？

说实话，数值溢出这东西，很多时候它悄无声息地发生，然后你的程序就莫名其其妙地算出了一个完全错误的结果，甚至可能导致逻辑崩溃。它之所以发生，根本原因在于计算机存储数字的方式——它们都是用固定数量的位（bit）来表示的。比如一个

int

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类型，通常是32位，它能表示的整数范围是有限的（大约从-20亿到+20亿）。当你执行一个运算，比如两个很大的

int

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相加，结果超出了这个20亿的上限，那么溢出就发生了。

最常见的表现，就是所谓的“回绕”（wrapping）。在

unchecked

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上下文中，一个正数溢出后可能会变成一个很大的负数，而一个负数下溢后可能变成一个很大的正数。这就像一个时钟，走到12点再加1就变成了1点，而不是13点。比如，

int.MaxValue + 1

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在

unchecked

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环境下就会变成

int.MinValue

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。这种行为非常隐蔽，因为它不会抛出异常，你的代码看起来运行正常，但数据已经错得离谱了。

另一个场景是类型转换。你可能试图把一个

long

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类型的值强制转换为

int

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，如果

long

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的值超出了

int

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的范围，也会发生溢出。这在处理数据库字段或者外部API返回的数据时特别常见，因为你不知道对方给的数字到底有多大。

在C#中，如何利用

checked

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和

unchecked

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关键字来控制溢出检查？

C# 在处理数值溢出方面，给了我们开发者很大的灵活性，主要是通过

checked

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和

unchecked

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这两个关键字来体现的。

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checked

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关键字可以强制运行时检查算术运算和类型转换是否溢出。一旦溢出，就会抛出

OverflowException

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。这对于调试和确保数据完整性非常有帮助。你可以把它用在一个表达式、一个语句块，甚至整个方法上：

// 表达式级别
int a = int.MaxValue;
int b = 1;
try
{
    int result = checked(a + b); // 这里会抛出OverflowException
}
catch (OverflowException ex)
{
    Console.WriteLine($"溢出啦！{ex.Message}");
}

// 语句块级别
checked
{
    int x = int.MaxValue;
    int y = 1;
    // int z = x + y; // 这一行会抛出OverflowException
}

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而

unchecked

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关键字则恰恰相反，它告诉运行时，即使发生溢出，也不要抛出异常，而是让结果“回绕”。这是C#的默认行为，尤其是在优化性能的场景下，或者你明确知道溢出不会导致问题时（虽然这种情况很少）。

// 表达式级别
int a = int.MaxValue;
int b = 1;
int result = unchecked(a + b); // result 会变成 int.MinValue，不会抛异常
Console.WriteLine($"Unchecked result: {result}");

// 语句块级别
unchecked
{
    int x = int.MaxValue;
    int y = 1;
    int z = x + y; // z 会变成 int.MinValue
    Console.WriteLine($"Unchecked block result: {z}");
}

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值得注意的是，项目的构建配置（特别是Debug vs. Release）也会影响默认的溢出检查行为。通常，在Debug模式下，编译器可能会默认启用一些溢出检查，而在Release模式下为了性能可能会禁用。但无论如何，使用

checked

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和

unchecked

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关键字能让你明确地控制这种行为，这比依赖默认设置要稳妥得多。我个人倾向于在关键的财务计算或者任何对数据准确性要求极高的场景下，显式地使用

checked

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。

除了

checked

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unchecked

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，还有哪些策略可以有效预防数值溢出？

除了

checked

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和

unchecked

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这种运行时检查机制，我们还有一些更“前瞻性”的策略来预防数值溢出，这些往往能在设计阶段就规避掉潜在的问题：

一个非常直接且有效的方法是选择合适的数据类型。这听起来有点废话，但却是最根本的。如果你的计算结果可能会超出

int

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的范围，那就直接用

long

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。如果涉及到货币或者需要高精度的十进制计算，毫不犹豫地选择

decimal

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。

decimal

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类型在内部存储方式上与浮点数（

float

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double

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）不同，它能避免浮点数计算中常见的精度丢失问题，尤其适合金融领域。对于那些可能无限大的整数，比如计算排列组合、加密算法中的大数，

System.Numerics.BigInteger

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简直是救星。虽然它会带来一些性能开销，但它的能力是无限的。

输入验证和范围检查也是不可或缺的一环。在将外部数据（比如用户输入、文件内容、网络传输的数据）转换为数值类型之前，先对其进行验证。例如，你可以使用

TryParse

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方法来尝试转换，而不是直接

Parse

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，这样可以避免因格式错误或溢出而抛出异常。

string input = "2500000000"; // 超过int.MaxValue
if (int.TryParse(input, out int parsedValue))
{
    // 成功转换，但这里parsedValue可能已经回绕了，如果是在unchecked上下文
    Console.WriteLine($"Parsed value: {parsedValue}");
}
else
{
    Console.WriteLine("输入格式不正确或数值过大！"); // TryParse本身不会因溢出而失败，它只会对格式错误返回false
}
// 要检查溢出，还需要结合checked
try
{
    int safeParsedValue = checked(int.Parse(input));
}
catch (OverflowException)
{
    Console.WriteLine("数值过大，发生溢出！");
}

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对于更复杂的计算，有时候需要调整算法。比如，在计算阶乘时，如果数字稍微大一点，结果很快就会超出