06 Мар 2013

Бесконечный цикл

06 Мар 2013

Бесконечный цикл (infinite loop) - это цикл, условие выхода из которого никогда не выполняется. Следует различать бесконечные циклы, написанные специально и получившиеся вследствие программной ошибки.

Дальше речь пойдет о бесконечных циклах, получившихся из-за ошибок в программах, написанных на языке программирования Си/Си++.

Рассмотрим первый пример такой программной ошибки.

void CXmlReader::UnsafePutCharsBack(
  const TCHAR* pChars, size_t nNumChars)
{
  if (nNumChars == 0)
    return;
  for (size_t nCharPos = nNumChars - 1;
       nCharPos >= 0;
       --nCharPos)
    UnsafePutCharBack(pChars[nCharPos]);
}

В данном примере условие 'nCharPos >= 0' всегда истинно, поскольку переменная nCharPos имеет тип size_t. Это беззнаковый тип, а значит переменная всегда больше или равна нулю. Именно поэтому цикл оказывается бесконечным.

Рассмотрим еще один пример цикла, который может оказаться бесконечным.

size_t n;
unsigned i;
for (i = 0; i != n; ++i)
{
  ...
}

В данном случае ошибка может проявляться на 64-битной платформе, если количество обрабатываемых элементов превысит UINT_MAX (4294967295). Если переменная 'n' больше UINT_MAX (4294967295), то условие 'i != n' всегда будет истинным. На очередном шаге произойдет переполнение, и переменная 'i' вновь станет равна нулю. Переменная 'i' никогда не достигнет значения, равного значению переменной 'n'.

Примечание. Описанный вид 64-битной ошибки весьма коварен. Дело в том, что оптимизирующий компилятор иногда строит цикл, который заканчивается. В результате ошибка становится плавающей и проявляет себя в зависимости от настроек компилятора и иных факторов. Подробнее этот интересный момент описан в статье "64-битный конь, который умеет считать".

Наиболее эффективно такие ошибки можно диагностировать еще на этапе написания программы с использованием инструментов статического анализа кода.