为何初始化负大小数组会引发OverflowException而非其他错误？

问题场景 #

场景1：运行时抛出OverflowException #

执行以下代码会在运行时触发OverflowException：

using System;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        int i = 0;
        Console.WriteLine(new float[i - 1]);
        // 异常信息：System.OverflowException: Arithmetic operation resulted in an overflow.
    }
}

场景2：编译期直接报错 #

如果直接使用负数常量初始化数组，会触发编译错误：

Console.WriteLine(new float[-1]);
// 编译错误提示：Cannot create an array with a negative size

为何会出现这种差异？ #

核心原因解析 #

• 编译期静态检查 vs 运行时动态计算
  当数组大小是编译期可确定的常量（比如-1），C#编译器会直接识别出负数，提前抛出编译错误拦截非法操作。而i-1是运行时才能计算的动态表达式，编译器无法提前预判结果，只能在运行时处理。

• 数组大小的类型转换规则
  C#语法允许用int类型指定数组大小，但CLR底层要求数组大小是无符号32位整数（UInt32）。当传入负的int值时，CLR会尝试将其转换为UInt32：负数的二进制补码转换为无符号整数会得到一个极大的正数（例如-1转成UInt32是4294967295），这个值远超CLR允许的最大数组大小（Int32.MaxValue，即2147483647），这种跨类型的溢出转换就会触发OverflowException。

• 运行时校验的优先级
  运行时并不会先判断传入的int是否为负，而是优先执行类型转换操作。一旦转换过程中发生溢出，就直接抛出OverflowException；如果转换后的值在合法范围内，才会继续校验是否超过数组最大限制，此时可能抛出ArgumentOutOfRangeException或OutOfMemoryException。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ADAMJR