Question

我目前正在阅读优秀的Library for Double-Double and Quad-Double Arithmetic论文，在前几行我注意到他们通过以下方式执行总结：

std::pair<double, double> TwoSum(double a, double b)
{
    double s = a + b;
    double v = s - a;
    double e = (a - (s - v)) + (b - v);
    return std::make_pair(s, e);
}

错误的计算e依赖于计算遵循该操作顺序的事实，因为IEEE-754浮点数学的非关联属性。

如果我在现代优化C ++编译器（例如MSVC或gcc）中编译它，我是否可以确保编译器不会优化计算方式？

其次，这在C ++标准中是否可以保证？

Answer 1

您可能希望查看g ++手册页：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.1/gcc/Optimize-Options.html#Optimize-Options

特别是-fassociative-math，-ffast-math和-ffloat-store

根据g ++手册，除非您特别要求，否则不会重新排序您的表达式。

Answer 2

这是一个非常有效的问题，因为英特尔的C ++编译器（使用非常广泛）默认执行可以改变结果的优化。

请参阅http://software.intel.com/sites/products/documentation/hpc/compilerpro/en-us/cpp/lin/compiler_c/copts/common_options/option_fp_model.htm#option_fp_model

Answer 3

是的，这是安全的（至少在这种情况下）。你只在那里使用两个“运算符”，主表达式(something)和二进制something +/- something（添加剂）。

部分1.9 Program execution（C ++ 0x N3092）声明：

操作符可以按照通常的数学规则重新分组，只有操作符真正是关联的或可交换的。

就分组而言，5.1 Primary expressions州：

带括号的表达式是一个主表达式，其类型和值与所附表达式的类型和值相同。 ...除非另有说明，否则带括号的表达式可以与可以使用封闭表达式的上下文完全相同，并且具有相同的含义。

我认为在引用中使用“相同”一词需要一致的实现，以保证它将以指定的顺序执行，除非另一个订单可以给出 exact 相同的结果。

对于添加和减去，第5.7 Additive operators部分包含：

加法运算符+和 - 从左到右分组。

因此标准规定了结果。如果编译器可以确定可以通过不同的操作顺序获得相同的结果，那么它可以重新排列它们。但无论这种情况发生与否，你都无法辨别出差异。

Answer 4

如果任何编译器错误地假设算术运算符与默认优化选项相关联，我会感到非常惊讶。

但要注意FP寄存器的扩展精度。

请参阅有关如何确保FP值没有扩展精度的编译器文档。

Answer 5

通常，您应该能够 - 优化器应该了解实际操作的属性。

那就是说，我要测试我正在使用的编译器。

Answer 6

是。编译器不会像这样更改块内的计算顺序。

Answer 7

在处理器上的编译器优化和乱序执行之间，几乎可以保证事情不会像您订购的那样完全发生。

但是，也保证不会改变结果。 C ++遵循标准的操作顺序，所有优化都保留了这种行为。

底线：不要担心。编写C ++代码以在数学上正确并信任编译器。如果出现任何问题，问题几乎肯定不是编译器。

Answer 8

如果你真的需要，我想你可以制作一个noinline函数no_reorder（float x）{return x;然后使用它而不是括号。显然，它不是一个特别有效的解决方案。

Answer 9

根据其他答案，您应该能够依赖编译器做正确的事情 - 大多数编译器允许您编译和检查汇编程序（使用-S表示gcc） - 您可能希望这样做确定你得到了你期望的操作顺序。

不同的优化级别（在gcc中，-O _O2等）允许重新排列代码（但是这样的顺序代码不太可能受到影响） - 但我建议你应该将代码的特定部分隔离到一个单独的文件，以便您可以控制优化级别，仅用于计算。

Answer 10

简短的回答是：编译器可能会改变计算的顺序，但它永远不会改变程序的行为（除非你的代码使用带有未定义行为的表达式：http://blog.regehr.org/archives/213）

但是，您仍然可以通过停用所有编译器优化来影响此行为（使用gcc选项“-O0”）。如果您仍然需要编译器来优化代码的其余部分，您可以将此函数放在单独的“.c”中，您可以使用“-O0”进行编译。此外，您可以使用一些黑客。例如，如果您将代码与extern函数调用交错，编译器可能会认为重新排序代码是不安全的，因为该函数可能具有未知的副作用。调用“printf”来打印中间结果的值将导致类似的行为。

无论如何，除非你有任何理由（例如调试），否则你通常不想关心它，你应该相信编译器。

我可以保证C ++编译器不会重新排序我的计算吗？

10 个答案: