c++ - 用于提高中间浮点计算精度的编译器标志

Question

gcc/clang中是否有指定中间浮点计算精度的标志？

假设我有一个C代码

double x = 3.1415926;
double y = 1.414;
double z = x * y;

是否有一个编译器标志允许以用户机器的最高可能精度计算'x*y'，比如说，long-double(64 位尾数)，然后截断回 double(53 位)尾数，声明变量类型的精度)？

仅供引用，我在 64 位机器上使用 Ubuntu 14.04。

Answer 1

海湾合作委员会

[编辑观察到的 gcc 4.8.4 行为，其中默认行为与文档相反]

您需要使用 x87 FPU 中的 80 位寄存器。使用 -mfpmath=387，您可以覆盖 SSE 寄存器 XMM0-XMM7 的默认使用。该默认值实际上为您提供了 IEEE 行为，其中每一步都使用 64 位寄存器。

参见:https://gcc.gnu.org/wiki/x87note

Thus, by default x87 arithmetic is not true 64/32 bit IEEE, but gets extended precision from the x87 unit. However, anytime a value is moved from the registers to an IEEE 64 or 32 bit storage location, this 80 bit value must be rounded down to the appropriate number of bits.

但是，如果您的操作极其复杂，则可能会发生寄存器溢出； FP 寄存器堆栈的深度仅为 8。因此，当溢出复制到字大小的 RAM 位置时，您将得到四舍五入。在这种情况下，您需要自己声明 long double 并在最后手动舍入，或者检查汇编器输出是否有显式溢出。

有关寄存器的更多信息，请参见: https://software.intel.com/en-us/articles/introduction-to-x64-assembly

特别是，XMM0...7 寄存器虽然有 128 位宽，但只能容纳两个同时进行的 64 位 FP 操作。因此，您希望看到具有 FLD(加载)、FMUL(乘法)和 FSTP(存储和弹出)指令的堆栈操作 FPR 寄存器。

所以我编译了这段代码:

double mult(double x, double y) {
    return x * y;
}

与:

gcc -mfpmath=387 -Ofast -o precision.s -S precision.c

得到:

mult:
  .LFB24:
    .cfi_startproc
    movsd   %xmm1, -8(%rsp)
    fldl    -8(%rsp)
    movsd   %xmm0, -8(%rsp)
    fldl    -8(%rsp)
    fmulp   %st, %st(1)
    fstpl   -8(%rsp)
    movsd   -8(%rsp), %xmm0
    ret
    .cfi_endproc

现在一切都说得通了。浮点值通过寄存器 XMM0 和 XMM1 传递(尽管在将它们放入 FPR 堆栈之前它们必须通过内存进行奇怪的往返)，并且根据上述英特尔引用，结果在 XMM0 中返回。不确定为什么没有直接来自 XMM0/1 的简单 FLD 指令，但显然指令集不这样做。

如果您与 -mfpmath=sse 进行比较，在后一种情况下需要做的事情要少得多，因为操作数已准备好并在 XMM0/1 寄存器中等待，它非常简单一条 MULSD 指令。