Question

我有以下一些代码，但是当使用GCC 4.4使用各种优化标志进行编译时，我在运行时会得到一些意想不到的结果。

#include <iostream>

int main()
{
   const unsigned int cnt = 10;
   double lst[cnt] = { 0.0 };
   const double v[4] = { 131.313, 737.373, 979.797, 731.137 };

   for(unsigned int i = 0; i < cnt; ++i) {
      lst[i] = v[i % 4] * i;
   }

   for(unsigned int i = 0; i < cnt; ++i) {
      double d = v[i % 4] * i;
      if(lst[i] != d) {
         std::cout << "error @ : " << i << std::endl;
         return 1;
      }
   }
   return 0;
}

编译时使用： “g ++ -pedantic -Wall -Werror -O1 -o test test.cpp” 我得到以下输出：“error @ ：3“
编译时使用： “g ++ -pedantic -Wall -Werror -O2 -o test test.cpp” 我得到以下输出：“error @ ：3“
编译时： “g ++ -pedantic -Wall -Werror -O3 -o test test.cpp” 我没有错误
< / LI>
编译时： “g ++ -pedantic -Wall -Werror -o test test.cpp” 我没有错误

我不认为这是与舍入有关的问题，或者比较中的epsilon差异。我已经尝试过使用英特尔v10和MSVC 9.0，它们似乎都按预期工作。我相信这应该只是一个按位比较。

如果我将if语句替换为以下内容： if (static_cast<long long int>(lst[i]) != static_cast<long long int>(d)) ，并添加“-Wno-long-long”，我就不会出现任何错误运行时的优化模式。

如果我在“返回1”之前添加 std::cout << d << std::endl; ，我在运行时的任何优化模式都不会出错。

这是我的代码中的错误，还是GCC有问题以及它处理double类型的方式？

注意：我刚刚尝试使用gcc版本4.3和3.3，但没有显示错误。

解决方案：Mike Dinsdale注意到以下错误报告：http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=323 GCC团队似乎并非完全确定关于问题的性质。

正如错误报告中所建议的，可能的解决方案是使用ffloat-store选项。我已经尝试了这个并且它有效，但是从性能的角度来看，结果并不是很好，尽管ymmv。

Answer 1

结果取决于优化设置这一事实表明它可能是x87扩展精度混乱的东西（如Michael Burr所说）。

这是我使用的一些代码（在x86处理器上使用gcc）来关闭扩展精度：

static const unsigned int PRECISION_BIT_MASK = 0x300;
///< bitmask to mask out all non-precision bits in the fpu control word \cite{INTEL}.
static const unsigned int EXTENDED_PRECISION_BITS = 0x300;
///< add to the fpu control word (after zeroing precision bits) to turn on extended precision \cite{INTEL}.
static const unsigned int STANDARD_PRECISION_BITS = 0x200;
///< add to the fpu control word (after zeroing precision bits) to turn off extended precision \cite{INTEL}.

void set_fpu_control_word(unsigned int mode)
{
  asm ("fldcw %0" : : "m" (*&mode));
}

unsigned int get_fpu_control_word()
{
  volatile unsigned int mode = 0;
  asm ("fstcw %0" : "=m" (*&mode));
  return mode;
}

bool fpu_set_extended_precision_is_on(bool state)
{
  unsigned int old_cw = get_fpu_control_word();
  unsigned int masked = old_cw & ~PRECISION_BIT_MASK;
  unsigned int new_cw;
  if(state)
    new_cw = masked + EXTENDED_PRECISION_BITS;
  else
    new_cw = masked + STANDARD_PRECISION_BITS;
  set_fpu_control_word(new_cw);
  return true;
}

bool fpu_get_extended_precision_is_on()
{
  unsigned int old_cw = get_fpu_control_word();
  return  ((old_cw & PRECISION_BIT_MASK) == 0x300);
}

或者您可以使用valgrind运行您的代码，它不会模拟80位寄存器，对于像这样的短程序来说可能更容易！

Answer 2

问题可能是在存储表达式的结果时丢失一些精度的结果，而编译器在本地作为优化时没有这样做：

double d = v[i % 4] * i;  // the result, `d`, might be kept in a register 
                          //   instead of storing it in a memory location, 
                          //   keeping full precision

if(lst[i] != d) {         // the value stored in lst[i] may have lost some 
                          //   precision since it had to be stored in memory,
                          //   which might not be able to hold the full 
                          //   precision that the expression generated

C99标准在6.3.1.8/2“常用算术转换”中说：

浮动操作数的值和浮动表达式的结果可以是代表的精度和范围比该类型所要求的更高;类型不是由此改变了。

Answer 3

x86中浮点寄存器的宽度与RAM中double的宽度不同。因此，比较可能成功或失败，完全取决于编译器如何决定优化浮点值的负载。

原始双重类型比较的GCC问题

3 个答案: