Question

Numerical Recipes的ran_init子程序包含以下行：

INTEGER(K4B) :: new,j,hgt
...                                                                                            
hgt=hg 
...
if (hgt+1 /= hgng)    call nrerror('ran_init: arith assump 3 fails')

K4B，hgng和hg在模块中通过以下方式全局声明：

INTEGER, PARAMETER :: K4B=selected_int_kind(9) 
INTEGER(K4B), PARAMETER :: hg=huge(1_K4B), hgm=-hg, hgng=hgm-1

问题在于，在一台特定的计算机中（但在其他计算机中），我收到错误ran_init: arith assump 3 fails。我从有关此错误的文档中获得的唯一内容是：

这里有一点脏衣服！我们正在测试是否最积极当1为1时，整数hg回绕到最负的整数hgng 添加到它。我们不能只写hg + 1，因为有些编译器会在编译时评估它并返回溢出错误消息。如果你的编译器看到临时的游戏变量hgt，你必须找到另一种方法来欺骗它！

我怎么欺骗它？

Answer 1

崩溃的直接原因：

优化步骤中的编译器可以很容易地证明hgt+1和hgng不能相同，因此它将整个条件优化为.false.。添加两个正整数不能创建负整数。

您可以通过使用较小级别的优化或通过一些伪装临时变量来避免它，这将比他们在旧的数字食谱中所做的更精细。您可以尝试使用-fwrapv或-fno-strict-overflow标记。但它非常不确定，只能在具有某些编译器标志的给定版本的编译器中工作。

最简单的＆＃34;修复＆＃34;可能只是删除违规检查。它很可能在许多情况下工作（并且在其他情况下非常失败）。

解释和解决方案：

什么数字食谱对Fortran的标准有所作为。他们假设如果你将1加到最大的整数，你会得到最低的整数。

这对于Fortran整数是不允许的，也不允许在C中使用有符号整数。只允许在C中使用无符号整数，而Fortran没有这些整数。

因此编译器可以安全地假设添加两个正整数永远不会产生负整数。有关这些优化的详细讨论，请参阅https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=30475。

一种选择是重写可能导致C溢出的操作，并使用转换为无符号整数。我在我使用的随机数生成器中使用它（基于http://www.cmiss.org/openCMISS/wiki/RandomNumberGenerationWithOpenMP）：

#include <stdint.h>
#include <memory.h>

int32_t sum_and_overflow (int32_t a, int32_t b)
{
  uint32_t au, bu, su;
  int32_t s;

  memcpy(&au, &a, sizeof(a));
  memcpy(&bu, &b, sizeof(b));
  su = au + bu;
  memcpy(&s, &su, sizeof(s));
  return s;
}

使用Fortran接口

interface
  function sum_and_overflow(a, b) result(res) bind(C, name="sum_and_overflow")
    use, intrinsic :: iso_c_binding
    integer(c_int32_t) :: res
    integer(c_int32_t), value :: a, b
  end function
end interface

而不是

c = a + b

我打电话

c =  sum_and_overflow(a, b)

所以在你的情况下

if (sum_and_overflow(hgt,1) /= hgng) ...

但不仅仅是那里，你必须至少再多一个地方，这个假设在发电机中使用。在我使用的发生器中只有一条这样的线。

还有许多其他黑客可能会导致临时成功，但稍后会因其他一些编译器选项而失败。例如，GCC中未定义的行为清理不像Fortran和C中的有符号整数溢出，如果你这样做将终止你的程序。

这就是为什么我试图展示一个更复杂的解决方案，但不是围绕标准工作，而是遵循它。

fortran 90中的数字配方ran_init整数模型假设

1 个答案:

崩溃的直接原因：

解释和解决方案：