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c# - C#代码契约(Contract): What can be statically proven and what can't?

coder 2023-07-12 原文

我可能会说我对代码契约(Contract)非常熟悉:我已经阅读并理解了大多数user manual，并且已经使用了一段时间了，但是我仍然有疑问。当我在SO中搜索“未经验证的代码契约(Contract)”时，有很多命中之处，都在问为什么不能静态证明其特定声明。尽管我可以做同样的事情并发布我的特定场景(顺便说一句:

),



我宁愿理解为什么任何代码契约(Contract)条件都可以被证明或无法被证明。有时我对它可以证明的事情印象深刻，有时我……很好……客气地说:绝对没有留下深刻的印象。如果我想了解这一点，我想知道静态检查器使用的机制。我敢肯定，我会从经验中学习，但是我到处喷洒Contract.Assume语句以消除警告，我觉得那不是代码契约(Contract)的目的。谷歌搜索并没有帮助我，所以我想问你们的经验:您看到了哪些(显而易见的)模式？是什么让您看到了光？

最佳答案

您的施工契约(Contract)不满意。由于您正在引用对象的字段(this.data)，因此其他线程可能会访问该字段，并且可能会在“假定”和第一个参数分辨率与第三个参数分辨率之间更改其值。 (即，它们可以是三个完全不同的数组。)

您应该将数组分配给局部变量，然后在整个方法中使用该变量。然后，分析器将知道约束已得到满足，因为没有其他线程能够更改引用。

var localData = this.data;
if (localData == null) return;
byte[] newData = new byte[localData.Length]; // Or whatever the datatype is.
Array.Copy(localData, newData, localData.Length); // Now, this cannot fail.

这不仅带来了满足约束的好处，而且实际上使代码在许多情况下更加健壮。

我希望这能引导您找到问题的答案。我实际上无法直接回答您的问题，因为我无权访问包含静态检查器的Visual Studio版本。 (我使用的是VS2008 Pro。)我的回答基于我对代码的视觉检查得出的结论，并且看来静态契约(Contract)检查器使用了类似的技术。我很生气!我需要让我一个。 :-D

更新:(有很多猜测)

经过反射(reflection)，我想我可以很好地猜测哪些可以证明，哪些不能证明(即使没有访问静态检查器)。如另一个答案所述，静态检查器不进行过程间分析。因此，随着多线程变量访问的迫在眉睫(如在OP中)，静态检查器只能有效地处理局部变量(如下所述)。

“局部变量”是指任何其他线程都无法访问的变量。这将包括在方法中声明或作为参数传递的任何变量，除非用ref或out修饰参数，或者该变量是在匿名方法中捕获的。

如果局部变量是值类型，则其字段也是局部变量(依此类推)。

如果局部变量是引用类型，则只能将引用本身(而不是其字段)视为局部变量。即使在方法中构造的对象也是如此，因为构造函数本身可能会泄漏对构造对象的引用(例如，对静态集合进行缓存)。

只要静态检查器不进行任何过程间分析，就可以在任何时候使对上述非局部变量所做的任何假设无效，因此在静态分析中将其忽略。

异常(exception)1:由于运行时知道字符串和数组是不可变的，因此只要字符串或数组变量本身是局部变量，它们的属性(例如Length)都需要进行分析。这不包括其他线程可更改的数组内容。

异常(exception)2:运行时可能知道数组构造函数不会泄漏对构造数组的任何引用。因此，在方法体内构造且未泄漏到方法外部的数组(作为参数传递给另一个方法，分配给非局部变量等)具有也可以视为局部变量的元素。

这些限制似乎相当繁重，我可以想象有几种方法可以改进它，但是我不知道已经做了什么。从理论上讲，这里还有一些其他事情可以使用静态检查器来完成。方便的人应该检查一下已完成和未完成的操作:
  • 它可以确定构造函数是否不泄漏对对象或其字段的任何引用，并将这样构造的任何对象的字段视为局部变量。
  • 可以对其他方法进行无泄漏分析，以确定在方法调用之后传递给方法的引用类型是否仍可以视为本地。
  • 用ThreadStatic或ThreadLocal装饰的变量可以被视为局部变量。
  • 可以使用选项来忽略使用反射修改值的可能性。这将允许引用类型上的私有(private)只读字段或静态私有(private)只读字段被视为不可变的。同样，启用此选项后，只能在lock(X){ /**/ }结构内部访问且不泄漏的私有(private)或内部变量X可以视为局部变量。但是，这些事情实际上会降低静态检查器的可靠性，因此有点困难。

    • 可能打开许多新分析的另一种可能性是，以声明方式将变量和使用它们的方法(递归地)分配给特定的唯一线程。这将是该语言的主要补充，但可能值得。

    关于c# - C#代码契约(Contract): What can be statically proven and what can't?，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/5026089/

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