exponenta event banner

CERT C: Rec. FLP03-C

Обнаружение и обработка ошибок с плавающей запятой

Описание

Определение правила

Обнаружение и обработка ошибок с плавающей запятой. [1 ]

Внедрение Polyspace

Эта проверка проверяет наличие следующих проблем:

  • Переполнение преобразования с плавающей запятой.

  • Перелив поплавка.

  • Плавающее деление на ноль.

Примеры

развернуть все

Проблема

Переполнение преобразования с плавающей запятой происходит при преобразовании числа с плавающей запятой в меньший тип данных с плавающей запятой. Если у переменной недостаточно памяти для представления исходного числа, преобразование переполняется.

Точное распределение ресурсов хранения для различных типов с плавающей запятой зависит от процессора. Посмотрите Target processor type (-target).

Риск

Переполнение может привести к непредсказуемым значениям из вычислений. Результатом может быть бесконечность или максимальное конечное значение в зависимости от режима округления, используемого в реализации. Если в последующих расчетах использовать результат преобразования переполнения и не учитывать переполнение, можно увидеть неожиданные результаты.

Зафиксировать

Исправление зависит от первопричины дефекта. Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Используйте этот список событий, чтобы определить, как преобразуемая переменная получает свое текущее значение Вы можете реализовать исправление для любого события в последовательности. Если сведения о результатах не отображают историю событий, можно выполнить обратную трассировку, щелкнув правой кнопкой мыши параметры в исходном коде и просмотреть предыдущие связанные события. См. также раздел Интерпретация результатов поиска ошибок в интерфейсе пользователя Polyspace Desktop.

Устранить дефект можно путем:

  • Использование большего типа данных для результата преобразования для согласования всех значений.

  • Проверка значений, которые приводят к переполнению, и выполнение соответствующей обработки ошибок.

Как правило, избегайте преобразований в меньшие типы с плавающей запятой.

См. примеры исправлений ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, добавьте комментарии к результату или коду, чтобы избежать другой проверки. См. раздел Результаты анализа пространства адресов с помощью исправлений ошибок или обоснований.

Пример - Преобразование из double кому float
float convert(void) {

    double diam = 1e100;
    return (float)diam;
}

В операторе return переменная diam типа double (64 бита) преобразуется в переменную типа float (32 бита). Однако для точного представления значения 1 ^ 100 требуется более 32 бит.

Проблема

Переполнение с плавающей запятой происходит, когда операция с переменными с плавающей запятой может привести к значениям, которые не могут быть представлены типом данных результата. Тип данных переменной определяет количество байтов, выделенных для хранения переменной, и ограничивает диапазон допустимых значений.

Точное распределение ресурсов хранения для различных типов с плавающей запятой зависит от процессора. Посмотрите Target processor type (-target).

Риск

Переполнение может привести к непредсказуемым значениям из вычислений. Результатом может быть бесконечность или максимальное конечное значение в зависимости от режима округления, используемого в реализации. Если в последующих расчетах использовать результат вычисления переполнения и не учитывать переполнение, можно увидеть неожиданные результаты.

Зафиксировать

Исправление зависит от первопричины дефекта. Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Этот список событий используется для определения того, как переменные в вычислениях переполнения получают свои текущие значения. Исправление может быть реализовано для любого события в последовательности. Если сведения о результатах не отображают историю событий, можно выполнить обратную трассировку, щелкнув правой кнопкой мыши параметры в исходном коде и просмотреть предыдущие связанные события. См. также раздел Интерпретация результатов поиска ошибок в интерфейсе пользователя Polyspace Desktop.

См. примеры исправлений ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, например, при обработке бесконечностей в коде, добавьте комментарии к результату или коду, чтобы избежать другой проверки. См. раздел Результаты анализа пространства адресов с помощью исправлений ошибок или обоснований.

Пример - Умножение поплавков
#include <float.h>

float square(void) {

   float val = FLT_MAX;
   return val * val;  
}

В операторе return переменная val умножается на себя. Квадрат максимального значения с плавающей запятой не может быть представлен плавающей запятой (возвращаемым типом для этой функции), поскольку значение val - максимальное значение с плавающей запятой.

Корректировка - другой тип склада

Одной из возможных корректировок является сохранение результата операции в большем типе данных. В этом примере путем возврата double вместо floatфиксируют дефект переполнения.

#include <float.h>

double square(void) {
    float val = FLT_MAX;

    return (double)val * (double)val;  
}
Проблема

Деление с плавающей запятой на ноль происходит, когда знаменателем операции деления может быть число с нулевой плавающей запятой.

Риск

Деление на ноль может привести к сбою программы.

Зафиксировать

Исправление зависит от первопричины дефекта. Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Этот список событий используется для определения того, как переменная знаменателя получает нулевое значение. Исправление может быть реализовано для любого события в последовательности. Если сведения о результатах не отображают историю событий, можно выполнить обратную трассировку, щелкнув правой кнопкой мыши параметры в исходном коде и просмотреть предыдущие связанные события. См. также раздел Интерпретация результатов поиска ошибок в интерфейсе пользователя Polyspace Desktop.

Рекомендуется проверять нулевые значения знаменателя перед делением и обрабатывать ошибку. Вместо непосредственного выполнения разделения:

res = num/den;
используйте библиотечную функцию, которая обрабатывает нулевые значения знаменателя перед выполнением деления:
res = div(num, den);

См. примеры исправлений ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, например, при обработке бесконечностей в коде, добавьте комментарии к результату или коду, чтобы избежать другой проверки. См. раздел Результаты анализа пространства адресов с помощью исправлений ошибок или обоснований.

Пример - Деление числа с плавающей запятой на ноль
float fraction(float num)
{
    float denom = 0.0;
    float result = 0.0;

    result = num/denom;

    return result;
}

Ошибка деления на ноль возникает при num/denom потому что denom равно нулю.

Исправление - Проверка перед разделением
float fraction(float num)
{
    float denom = 0.0;
    float result = 0.0;

    if( ((int)denom) != 0)
        result = num/denom;

    return result;
}

Перед делением добавьте тест, чтобы проверить, равен ли знаменатель нулю, проверяя перед делением. Если denom всегда равно нулю, эта коррекция может привести к дефекту мертвого кода в результатах Polyspace ®.

Коррекция - изменение знаменателя

Одной из возможных корректировок является изменение значения знаменателя таким образом, чтобы denom не равно нулю.

float fraction(float num)
{
    float denom = 2.0;
    float result = 0.0;

    result = num/denom;

    return result;
}

Проверить информацию

Группа: Rec. 05. Плавающая точка (FLP)
Представлен в R2019a

[1] Данное программное обеспечение было создано компанией MathWorks и включает в себя следующие компоненты: «Веб-сайт SEI CERT-C», © 2017 Университет Карнеги-Меллон, веб-сайт SEI CERT-C + + © 2017 Университет Карнеги-Меллон, "Стандарт кодирования SEI CERT C - Правила разработки безопасных, Надежные и безопасные системы - 2016 Edition ", © 2016 Университет Карнеги-Меллон, и "Стандарт кодирования SEI CERT C++ - Правила разработки безопасных, Надежные и безопасные системы в C++ - 2016 Edition "© 2016 Университет Карнеги-Меллон, со специальным разрешением от его Института программного обеспечения.

ЛЮБОЙ МАТЕРИАЛ УНИВЕРСИТЕТА КАРНЕГИ МЕЛЛОНА И/ИЛИ ЕГО ПРОГРАММНОГО ИНЖЕНЕРНОГО ИНСТИТУТА, СОДЕРЖАЩИЙСЯ В НАСТОЯЩЕМ ДОКУМЕНТЕ, ПОСТАВЛЯЕТСЯ КАК ЕСТЬ. УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ, ВЫРАЖЕННЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, В ОТНОШЕНИИ ЛЮБЫХ ВОПРОСОВ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ГАРАНТИИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ИЛИ ТОВАРНОЙ ПРИГОДНОСТИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОСТИ ИЛИ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ СВОБОДЫ ОТ ПАТЕНТА, ТОВАРНОГО ЗНАКА ИЛИ НАРУШЕНИЯ АВТОРСКИХ ПРАВ.

Данное программное обеспечение и связанная с ним документация не были рассмотрены и не одобрены Университетом Карнеги-Меллона или его Институтом разработки программного обеспечения.