Kann eine ganzzahlige Division durch Null eine Gleitkomma-Ausnahme auslösen?

Ganzzahldivision durch Null und Gleitkomma-Ausnahmen

In einer anderen Diskussion stieß ein Benutzer trotz der Ganzzahldivision durch Null auf einen „Gleitkommafehler“ in seinem C-Code das eigentliche Problem sein. Dies löste eine Debatte darüber aus, ob Gleitkomma-Ausnahmen aus ganzzahligen Divisionen durch Null-Operationen entstehen können.

Traditionell wurde davon ausgegangen, dass ganzzahlige Divisionen durch Nullen eine ganzzahlige Ausnahme auslösen (#DE auf IA-32 und AMD64), während eine Gleitkomma-Division durch Null eine Gleitkomma-Ausnahme auslöst (Interrupt 16 oder 19). Einige Plattformen weichen jedoch von dieser Konvention ab.

POSIX und Ganzzahldivision

Gemäß dem POSIX-Standard muss eine Division-durch-Null-Operation an ganzzahligen Operanden das SIGFPE-Signal erzeugen, eine Angabe von eine Gleitkomma-Ausnahme. Das bedeutet, dass auf POSIX-Systemen Ganzzahldivisionen durch Null als Gleitkomma-Ausnahme gemeldet werden.

GNU/Linux und SIGFPE

Für viele Linux-Systeme, die die GNU C-Bibliothek (glibc) verwenden, SIGFPE stellt zusätzliche Informationen über das si_code-Feld des siginfo_t-Objekts bereit. Für die Ganzzahldivision durch Null lautet der Wert dieses Felds FPE_INTDIV_TRAP.

Windows und Ganzzahldivision

Es sind keine Informationen darüber verfügbar, wie Windows Ausnahmen bei der Ganzzahldivision durch Null behandelt. Es ist möglich, dass Windows einen bestimmten Ausnahmetyp verwendet oder verschiedene arithmetische Ausnahmen in einer einzigen Kategorie zusammenfasst, ähnlich wie Unix.

IEEE754 Division-by-Zero-Semantik

Im Gegensatz zur Ganzzahlarithmetik ist die IEEE754 Der Gleitkomma-Standard definiert ein spezifisches Verhalten für die Division durch Null Operationen:

• 0,0/0,0 ergibt NaN (keine Zahl)
• Endliches x / 0,0 ergibt /-Inf (unendlich) mit dem Vorzeichen von x

Maskierung und Erkennung von Gleitkomma-Ausnahmen

In den meisten Betriebssystemen und C ABIs und Gleitkommaausnahmen werden standardmäßig für User-Space-Prozesse maskiert. Dies ermöglicht die Weitergabe von Fehlerwerten (NaN und Inf) durch Berechnungen, ohne dass es zu einer Falle kommt.

Integer Overflow und Sticky Flags

Es wurden Vorschläge für „sticky“ Integer-Overflow-Flags gemacht Datensatzüberläufe während Berechnungssequenzen. Allerdings variieren die Methoden zur Erkennung von Ganzzahlüberläufen je nach Architektur, wobei x86 nach jeder Berechnung bedingte Verzweigungen erfordert und MIPS spezifische Anweisungen zum Abfangen bei vorzeichenbehaftetem Überlauf bereitstellt.

Schlussfolgerung

Das Verhalten der Ganzzahldivision durch- Null und die Behandlung von Gleitkomma-Ausnahmen variieren je nach Plattform. Während einige Systeme (z. B. POSIX-Systeme) die Ganzzahlteilung durch Null als Gleitkomma-Ausnahme behandeln, unterscheiden andere sie möglicherweise. Beim Debuggen solcher Probleme ist es wichtig, die spezifischen Fehlermeldemechanismen auf der Zielplattform zu kennen.

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