自动检测浮点异常

众所周知，浮点异常可能是灾难性的，编写无异常的数值程序非常困难。因此，自动检测此类错误非常重要。本文介绍了Ariadne，一个专门为检测浮点异常而设计和实现的实用符号执行系统。Ariadne系统地转换一个数值程序，以明确检查每个异常触发条件。Ariadne使用实数运算符号化地执行转换后的程序，以查找可能到达并触发异常的候选实数输入。Ariadne将每个候选输入转换为一个浮点数，然后对原始程序进行测试。一般来说，用实数近似浮点运算可以将路径从可行变为不可行，反之亦然。这项工作的关键见解是，对于检测浮点异常的问题，这种近似在实践中效果很好，因为如果一个输入发生异常，许多输入很可能发生异常，并且至少其中一个输入会在浮点和实数运算中发生异常。为了实现Ariadne，我们还设计了一种新颖实用的线性化技术来解决非线性约束。我们在广泛使用的GNU科学图书馆（GSL）中对Ariadne的467个标量函数进行了广泛评估。我们的结果表明，Ariadne是实用的，它可以识别GSL中大量的实际运行时异常。GSL开发人员确认了我们的初步发现，并期待Ariadne的公开发布，我们计划在不久的将来这样做。