Question

示例代码：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <stdint.h>

using namespace std;

static bool my_isnan(double val) {
    union { double f; uint64_t x; } u = { val };
    return (u.x << 1) > 0x7ff0000000000000u;
}

int main() {
    cout << std::isinf(std::log(0.0)) << endl;
    cout << std::isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;
    cout << my_isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;
    cout << __isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;

    return 0;
}

Online compiler

使用-ffast-math，该代码打印＆＃34; 0,0,1,1和＃34; - 没有，它打印＆＃34; 1,1,1,1＆＃34;。

这是对的吗？在这些情况下，我认为std::isinf / std::isnan仍应与-ffast-math一起使用。

另外，如何使用-ffast-math检查无限/ NaN？您可以看到my_isnan这样做，它确实有效，但该解决方案当然非常依赖于架构。另外，为什么my_isnan在这里工作而std::isnan没有？那么__isnan和__isinf怎么样？他们总是工作吗？

使用-ffast-math，std::sqrt(-1.0)和std::log(0.0)的结果是什么？它是否未定义，或者应该是NaN / -Inf？

相关讨论：(GCC) [Bug libstdc++/50724] New: isnan broken by -ffinite-math-only in g++，(Mozilla) Bug 416287 - performance improvement opportunity with isNaN

Answer 1

请注意，-ffast-math可能会使编译器忽略/违反IEEE规范，请参阅http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.2/gcc/Optimize-Options.html#Optimize-Options：

除了-Ofast之外，任何-O选项都不会启用此选项，因为它可能导致依赖于精确的程序的输出不正确数学函数的IEEE或ISO规则/规范的实现。但是，它可能会为不需要的程序生成更快的代码这些规范的保证。

因此，使用-ffast-math，您无法保证在应有的位置看到无限。

特别是，-ffast-math启用了-ffinite-math-only，请参阅http://gcc.gnu.org/wiki/FloatingPointMath，这意味着（来自http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.2/gcc/Optimize-Options.html#Optimize-Options）

[...]浮点运算的优化，假设参数和结果不是NaN或+ -Infs

这意味着，通过启用-ffast-math，您向编译器承诺您的代码永远不会使用无穷大或NaN，这反过来允许编译器通过例如替换对{的任何调用来优化代码常数isinf {1}}或isnan（并从那里进一步优化）。如果您违反了对编译器的承诺，则编译器不需要创建正确的程序。

因此，答案非常简单，如果您的代码可能有无穷大或NaN（由于您使用false和isinf强烈暗示），则无法启用isnan否则你可能得到错误的代码。

-ffast-math的实现（在某些系统上）有效，因为它直接检查浮点数的二进制表示。当然，处理器仍然可以进行（某些）实际计算（取决于编译器执行的优化），因此实际NaN可能出现在内存中，您可以检查它们的二进制表示，但如上所述，my_isnan可能已被常量std::isnan取代。同样可能发生的是，编译器替换了某些版本，例如false，甚至没有为输入sqrt生成NaN。为了看看编译器做了哪些优化，请编译成汇编程序并查看该代码。

要进行（并非完全不相关）类比，如果您告诉编译器您的代码是C ++，您不能指望它正确编译C代码，反之亦然（有实际的例子，例如Can code that is valid in both C and C++ produce different behavior when compiled in each language?）。

启用-1并使用-ffast-math是一个坏主意，因为这会使所有内容都依赖于机器和编译器，你不知道编译器的整体优化程度，所以可能是与您使用非有限数学相关的其他隐藏问题，但是告诉编译器。

一个简单的解决方法是使用my_isnan，这仍然可以进行一些优化。

也可能是您的代码看起来像这样：

过滤掉所有无穷大和NaN
对过滤后的值做一些有限的数学运算（我的意思是保证永远不会产生无穷大或NaN的数学，这必须非常仔细地检查）

在这种情况下，您可以拆分代码并使用优化-ffast-math -fno-finite-math-only或#pragma转换__attribute__（分别为-ffast-math和-ffinite-math-only）并且选择性地关闭给定的代码片段（但是，我记得有些版本的GCC与此相关有问题）或者只是将代码拆分成单独的文件并用不同的标志编译它们。当然，如果您可以隔离可能出现无穷大和NaN的部分，这也适用于更一般的设置。如果您无法隔离这些部分，则表明您无法将-fno-finite-math-only用于此代码。

最后，了解-ffinite-math-only并非无害的优化只会让您的程序更快，这一点非常重要。它不仅会影响代码的性能，还会影响其正确性（而且除了浮点数之外的所有问题，如果我还记得，William Kahan在他的主页上有一系列恐怖故事，请参阅What every programmer should know about floating point arithmetic）。简而言之，您可能会获得更快的代码，但也会出现错误或意外的结果（请参阅下面的示例）。因此，当你真正知道自己在做什么并且你已经完全确定时，你应该只使用这样的优化

优化不会影响特定代码的正确性，或
优化引入的错误对代码并不重要。

程序代码的实际行为可能完全不同，具体取决于是否使用此优化。特别是当启用-ffast-math等优化时，它可能会出现错误（或至少与您的期望非常相反）。以下面的程序为例：

-ffast-math

将按预期生成输出#include <iostream> #include <limits> int main() { double d = 1.0; double max = std::numeric_limits<double>::max(); d /= max; d *= max; std::cout << d << std::endl; return 0; }，但使用1，它将输出-ffast-math。

std :: isinf不能与-ffast-math一起使用。如何检查无穷大

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