c++ - double 到 long 的转换不正确

Question

这主要是对 this other question 的跟进，那是一个奇怪的从 long 到 double 的转换，然后再返回到 long 以获得大值。

我已经知道将 float 转换为整数类型会截断，如果截断后的值无法用目标类型表示，则行为未定义:

4.9 Floating-integral conversions [conv.fpint]

A prvalue of a floating point type can be converted to a prvalue of an integer type. The conversion truncates;that is, the fractional part is discarded. The behavior is undefined if the truncated value cannot berepresented in the destination type.

但这里是我的代码来演示这个问题，假设是一个小端架构，其中 long long 和 long double 都使用 64 位:

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
  unsigned long long ull = 0xf000000000000000;
  long double d = static_cast<long double>(ull);
  // dump the IEE-754 number for a little endian system
  unsigned char * pt = reinterpret_cast<unsigned char *>(&d);
  for (int i = sizeof(d) -1; i>= 0; i--) {
      cout << hex << setw(2) << setfill('0') << static_cast<unsigned int>(pt[i]); 
  }
  cout << endl;
  unsigned long long ull2 = static_cast<unsigned long long>(d);
  cout << ull << endl << d << endl << ull2 << endl;
  return 0;
}

输出是(在旧的 XP 32 机器上使用 MSVC 2008 32 位):

43ee000000000000
f000000000000000
1.72938e+019
8000000000000000

值的解释:

• 0xf000000000000000 是十进制的 17293822569102704640，因此转换为 double 是正确的。
• 43ee000000000000 :尾数部分是 e000000000000 添加隐含的 1 它正确地表示 4 位 1 后跟 0 - 去除 3ff 偏差后指数为 43e 它给出二进制1.111 2⁶³ 的表示因此 0xf000000000000000 或 17293822569102704640 ( ref )
的精确表示

由于该值可以表示为 unsigned long long，我预计它转换为 unsigned long long 会给出原始值，而 MSVC 会给出 0x8000000000000000 或 9223372036854775808

问题是:该转换是由另一个问题的已接受答案所建议的未定义行为引起的，还是它真的是一个 MSVC 错误？

(注意:在 FreeBSD 10.1 机器上的 CLang 编译器上的相同代码给出了正确的结果)

作为引用，我可以找到生成的代码:

  unsigned long long ull2 = static_cast<unsigned long long>(d);
0041159E  fld         qword ptr [d] 
004115A1  call        @ILT+490(__ftol2) (4111EFh) 
004115A6  mov         dword ptr [ull2],eax 
004115A9  mov         dword ptr [ebp-40h],edx 

_ftol2 的代码似乎是(在执行时从调试器获得):

00411C66  push        ebp  
00411C67  mov         ebp,esp 
00411C69  sub         esp,20h 
00411C6C  and         esp,0FFFFFFF0h 
00411C6F  fld         st(0) 
00411C71  fst         dword ptr [esp+18h] 
00411C75  fistp       qword ptr [esp+10h] 
00411C79  fild        qword ptr [esp+10h] 
00411C7D  mov         edx,dword ptr [esp+18h] 
00411C81  mov         eax,dword ptr [esp+10h] 
00411C85  test        eax,eax 
00411C87  je          integer_QnaN_or_zero (411CC5h) 
00411C89  fsubp       st(1),st 
00411C8B  test        edx,edx 
00411C8D  jns         positive (411CADh) 
00411C8F  fstp        dword ptr [esp] 
00411C92  mov         ecx,dword ptr [esp] 
00411C95  xor         ecx,80000000h 
00411C9B  add         ecx,7FFFFFFFh 
00411CA1  adc         eax,0 
00411CA4  mov         edx,dword ptr [esp+14h] 
00411CA8  adc         edx,0 
00411CAB  jmp         localexit (411CD9h) 
00411CAD  fstp        dword ptr [esp] 
00411CB0  mov         ecx,dword ptr [esp] 
00411CB3  add         ecx,7FFFFFFFh 
00411CB9  sbb         eax,0 
00411CBC  mov         edx,dword ptr [esp+14h] 
00411CC0  sbb         edx,0 
00411CC3  jmp         localexit (411CD9h) 
00411CC5  mov         edx,dword ptr [esp+14h] 
00411CC9  test        edx,7FFFFFFFh 
00411CCF  jne         arg_is_not_integer_QnaN (411C89h) 
00411CD1  fstp        dword ptr [esp+18h] 
00411CD5  fstp        dword ptr [esp+18h] 
00411CD9  leave            
00411CDA  ret 

Answer 1

这里主要是整理评论提问。

看来旧的 MSVC 版本过去常常错误地处理 64 位整数到 64 位 double 的转换。

2008 以下的版本中存在该错误。

MSCV 2010 在 32 位模式下错误，在 64 位模式下正确

所有从 2012 开始的版本都是正确的。