c++ - 原始双类型比较的 GCC 问题

Question

我有以下代码，但是当使用带有各种优化标志的 GCC 4.4 编译它时，我在运行时得到了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:"g++ -pedantic -Wall -Werror -O1 -o test test.cpp" 我得到以下输出:"error @ : 3"

• 编译时:"g++ -pedantic -Wall -Werror -O2 -o test test.cpp" 我得到以下输出:"error @ : 3"

• 当编译时:"g++ -pedantic -Wall -Werror -O3 -o test test.cpp"我没有得到任何错误

• 编译时使用:"g++ -pedantic -Wall -Werror -o test test.cpp"我没有得到任何错误

我不认为这是与舍入或比较中的 epsilon 差异相关的问题。我已经用 Intel v10 和 MSVC 9.0 试过了，它们似乎都按预期工作。我相信这应该只是按位比较。

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”运行时我在任何优化模式下都没有错误。

如果我添加 std::cout << d << std::endl; 在“return 1”之前，我在运行时在任何优化模式下都没有错误。

这是我代码中的错误，还是 GCC 及其处理 double 类型的方式有问题？

注意:我刚刚用 gcc 版本 4.3 和 3.3 尝试了这个，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看来 GCC 团队对问题的性质并不完全确定。

正如错误报告中所建议的，一个可能的解决方案是使用 ffloat-store 选项。我已经尝试过这个并且它有效，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的事实表明它可能是 x87 扩展精度搞砸了(正如 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);
}

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