Question

平台：C＃使用Visual Studio 2013。

我有一个运行在64位Haswell CPU上的Windows应用程序，它正常启用了“Prefer 32-bit”。我决定通过取消选择“Prefer 32-bit”升级到“Prefer 64-bit”，并且应用程序的算法突然变为不正确的值。 我失去了29个算术精度的位数（这是我对双精度浮点尾数和单精度浮点尾数大小差异的估计）。算术精度的差异很大！

C＃代码......测试用例：

using System;
class lngfltdbl
{
    static void Main()
    {
        long   lng = 2026872;
        float  flt = 0.3F;
        double dbl = lng + flt;
        Console.WriteLine(dbl);
    }
}

预期结果（选择“首选32位”时）：

dbl == 2026872.30000001
(PERFECT! CORRECT to 14 decimal places)

获得的结果（取消选择“首选32位”时）：

dbl == 2026872.25
(ERROR!  CORRECT to 7 DECIMAL PLACES ONLY!)

请注意：过去我对隐式演员表示熟悉，因为'首选32位'总是理解如何正确组合不同精度的值。

Answer 1

错误在哪里：

在专家的帮助下，我们观察到取消选择'Prefer 32-bit'生成的汇编代码确实使用单精度指令（cvtsi2ss; subss）进行计算，然后将结果转换为双精度（cvtss2sd：Convert Scalar双精度FP值到标量双精度FP值）最后将结果存储在Double Precision变量（movsd）中。这与检测到的错误的症状完全匹配，并解释了29位算术精度的损失。

我将此升级到Microsoft，最后通过JIT编译器团队中的某个人。事实证明这是有意的行为，即如果使用具有隐式类型转换的双精度浮点算法，则有可能必须修改您的C＃代码。到目前为止，我认为算术精度仅依赖于变量的长度和任何显式/隐式转换（当然，在IEEE定义的浮点计算规则内）。此外，我认为将工作32位应用程序编译为64位的选择不会改变应用程序行为。

我感谢微软向我发送以下回复......

您所看到的行为是您所提供的特定测试用例的预期行为。这里的关键是表达式

lng + flt

C＃编译器生成IL以评估此表达式。它不考虑您为此表达式分配的内容。您的表达式和赋值依赖于将隐式转换插入到表达式中。 C＃编译器具有规则，指定在为表达式生成IL时如何将隐式转换添加到表达式中。在这种情况下，C＃编译器会添加一个隐式转换，如下所示：

((float)lng + flt)

该表达式告诉JIT编译器它应该为单精度浮点ADD操作生成代码。因此，给定JIT编译器的IL，由64位目标生成的代码是完全合适的。有人告诉（由IL）计算一个32位大小的浮点结果，就像你观察到的那样。

以下是此方法的IL：

.method private hidebysig static void  Main() cil managed
{
  .entrypoint
  // Code size       26 (0x1a)
  .maxstack  2
  .locals init (int64 V_0,
           float32 V_1,
           float64 V_2)
  IL_0000:  ldc.i4     0x1eed78
  IL_0005:  conv.i8
  IL_0006:  stloc.0
  IL_0007:  ldc.r4     0.30000001
  IL_000c:  stloc.1
  IL_000d:  ldloc.0
  IL_000e:  conv.r4    ;; Force the conversion of ‘lng’ into a 32-bit float ‘r4’
  IL_000f:  ldloc.1
  IL_0010:  add
  IL_0011:  conv.r8
  IL_0012:  stloc.2
  IL_0013:  ldloc.2
  IL_0014:  call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(float64)
  IL_0019:  ret
} // end of method lngfltdbl::Main

那么问题就变成为什么32位目标JIT会产生不同的（更精确的）结果？

这里的答案是较旧的32位使用较旧的x87样式指令，我们总是声明JIT编译器可以以更高的精度计算表达式的中间浮点值。事实上，32位JIT编译器确实以更高的精度计算32位浮点表达式。这样做是因为这是使用旧版x87样式指令时可用指令的自然行为。我们这样做是因为使用x87样式指令执行32位浮点运算会产生相当大的性能损失。我们记录了如果你需要一个32位浮点数结果进行中间计算，你可以添加一个显式的强制转换，并且当看到显式强制转换时，需要JIT将精度更改为32位浮点数。 < / p>

对于您的情况，您需要添加一个明确的强制转换为＆＃39; double＆＃39;在ADD指令的两个操作数之一上，以便C＃编译器生成添加两个64位浮点数的IL。

这些源表达式中的任何一个都将计算出您想要的结果：

((double)lng + flt)
(lng + (double)flt)

在编译64位时导致FP精度严重下降的原因是什么？

1 个答案: