Question

我正在为一位同事写一个有启发性的例子，告诉他为什么测试花车的平等往往是一个坏主意。我参加的例子是增加.1十次，并与1.0（我在介绍性数字课中显示的那个）进行比较。我惊讶地发现两个结果相等（code + output）。

float @float = 0.0f;
for(int @int = 0; @int < 10; @int += 1)
{
    @float += 0.1f;
}
Console.WriteLine(@float == 1.0f);

一些调查表明，这个结果无法依赖（很像浮动平等）。我发现最令人惊讶的是在之后添加代码可能会改变计算结果（code + output）。请注意，此示例具有完全相同的代码和IL，并附加了一行C＃。

float @float = 0.0f; for(int @int = 0; @int < 10; @int += 1) { @float += 0.1f; } Console.WriteLine(@float == 1.0f); Console.WriteLine(@float.ToString("G9"));

我知道我不应该在花车上使用平等，因此不应该太在意这一点，但我发现它非常令人惊讶，就像我所展示的每个人一样。在执行计算后执行之后的事情会改变前面计算的值吗？我不认为这是人们通常在脑海中计算的模型。

我并不完全难过，似乎可以肯定地假设在“相等”情况下发生某种优化会改变计算结果（在调试模式下构建会阻止“相等”情况）。显然，当CLR发现以后需要将浮动框打包时，优化将被放弃。

我搜索了一下但找不到这种行为的原因。任何人都可以提醒我吗？

Answer 1

这是JIT优化器工作方式的副作用。如果生成的代码更少，它会做更多的工作。原始代码段中的循环将编译为：

                @float += 0.1f;
0000000f  fld         dword ptr ds:[0025156Ch]          ; push(intermediate), st0 = 0.1
00000015  faddp       st(1),st                          ; st0 = st0 + st1
            for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) {
00000017  inc         eax  
00000018  cmp         eax,0Ah 
0000001b  jl          0000000F

当您添加额外的Console.WriteLine（）语句时，它会将其编译为：

                @float += 0.1f;
00000011  fld         dword ptr ds:[00961594h]          ; st0 = 0.1
00000017  fadd        dword ptr [ebp-8]                 ; st0 = st0 + @float
0000001a  fstp        dword ptr [ebp-8]                 ; @float = st0
            for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) {
0000001d  inc         eax  
0000001e  cmp         eax,0Ah 
00000021  jl          00000011

注意地址15与地址17 + 1a的差异，第一个循环将中间结果保留在FPU中。第二个循环将其存储回@float局部变量。当它停留在FPU内部时，结果将以完全精度计算。然而，将它存储回来会将中间结果截断回浮点数，从而在过程中丢失大量精度。

虽然不愉快，但我不相信这是一个错误。 x64 JIT编译器的行为方式不同。您可以在connect.microsoft.com

中创建案例

Answer 2

仅供参考，C＃规范指出这种行为是合法且常见的。有关更多详细信息和类似情况，请参阅这些问题：

Answer 3

您是否在英特尔处理器上运行此操作？

一种理论是JIT允许@float完全在浮点寄存器中累积，这将是完整的80位精度。这样计算就足够准确了。

代码的第二个版本完全不适合寄存器，因此@float必须“溢出”到内存中，这会导致80位值向下舍入到单精度，从而得到预期的结果单精度算术。

但这只是一个随意的猜测。人们必须检查JIT编译器生成的实际机器代码（打开反汇编视图进行调试）。

修改

唔... 我在本地测试了你的代码（英特尔酷睿2，Windows 7 x64,64位CLR），我总是得到“预期的”舍入错误。在发布和调试配置中。

以下是Visual Studio为我机器上的第一个代码段显示的反汇编：

xorps xmm0,xmm0 movss dword ptr [rsp+20h],xmm0 for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) mov dword ptr [rsp+24h],0 jmp 0000000000000061 { @float += 0.1f; movss xmm0,dword ptr [000000A0h] addss xmm0,dword ptr [rsp+20h] movss dword ptr [rsp+20h],xmm0 // <-- @float gets stored in memory for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) mov eax,dword ptr [rsp+24h] add eax,1 mov dword ptr [rsp+24h],eax cmp dword ptr [rsp+24h],0Ah jl 0000000000000042 } Console.WriteLine(@float == 1.0f); etc.

x64和x86 JIT编译器之间存在差异，但我无法访问32位机器。

Answer 4

我的理论是，如果没有ToString行，编译器能够将函数静态优化为单个值，并以某种方式补偿浮点错误。但是当添加ToString行时，优化器必须以不同方式处理浮点数，因为方法调用需要它。这只是猜测。

CLR JIT优化是否违反了因果关系？

4 个答案: