c - 链接到 C 中的特定库时运行时精度损失

Question

我有一个有点奇怪的问题，我不知道如何解决。

我有一个程序，它使用长 double 来完成大部分数学运算，到目前为止，效果很好。最近我想使用 MLAPACK，它是 lapack 的高精度版本，它使用 double double 和quad double 类型来进行矩阵求解。不幸的是，当我链接到 MLAPACK 的库时，我失去了原始程序的精度。

即。如果我只是对 2 个数字进行简单的求和:

long double a =  50000.55964442486829568679 
long double b =  0.006514624142341807720713032

当我不链接MLAPACK时，我得到(正确的是长 double )

long double a + b = 50000.5661590490106374945

当我链接到这个库时，我得到:

long double a + b = 50000.56615904901264002547

即，它们的不同之处在于 double 级别而不是长 double 级别。

问题是，我不知道如何尝试找出导致这种变化的原因。我假设 MLAPACK 中一定有一个函数也在原始程序中定义，并且它调用了错误的函数，但原始程序很大(而且不是我编写的)。

代码在 Linux 系统上编译，MLAPACK 库链接到 .so 文件，所有内容都使用相同版本的 gcc/gfortran 等进行编译。

我确信这不是最好的问题，但我真的不明白为什么会发生这种情况......有什么想法从哪里开始寻找解决方案吗？

干杯

Answer 1

我假设您正在将 Windows 程序编译为“32 位”，而不是“64 位”。如果您使用的是 Microsoft Visual C，请在开始计算之前添加此行:

_control87( _PC_64, _MCW_PC );    /* requires: #include <float.h> */

如果您使用不同的编译器，那么您可能需要使用不同的函数。

(我有点怀疑你正在使用 MSVC，因为它没有“long double”作为独特的浮点类型。无论如何，你在使用什么？)

完整说明:

发生的情况是，CPU 内的浮点单元的精度级别被 MLAPACK 库中的启动代码更改。

x87 FPU 可以运行在三种模式中的任意一种:单精度(24 位精度)、 double (53 位精度)和扩展精度(64 位精度、a/k/a long双倍的)。在 Microsoft Visual C 中，精度模式由_control_87内置函数设置；您的编译器中可能会有所不同。 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/e9b52ceh.aspx

通常，精度模式是在 C 运行时库的“启动代码”中设置的，每当您构建 C 程序时都会包含该代码。您的程序实际上并不是从 main() 开始，而是从 C 运行时库内的其他一些“入口点”开始。该入口点的代码设置了所有内容，以便 C 程序可以运行，然后调用您的 main 函数。如果您的程序通常具有长 double ，则意味着入口点函数必须调用_control87(_PC_64, _MCW_PC)来设置64位长 double 控制。

那么为什么当您链接到 MLAPACK 时它会发生变化？我猜测 MLAPACK 是一个 DLL(动态链接库)，或者在某些时候它恰好加载了一个 DLL。 DLL 也有自己的 C 运行时库(与普通静态库相比，它们更像是单独的可执行文件)——尤其是如果 MLAPACK 是使用不同的编译器构建的，它将有一个不同的 C 运行时库及其自己的启动代码。 该启动代码将 x87 FPU 设置为 53 位( double )!

所以答案是:您需要确保调用 _control87(_PC_64, _MCW_PC) 或编译器上的任何等效函数，以便在程序中设置为“long double”精度之前你开始做数学。作为您首先要做的事情之一，在 main 中执行它可能就可以了。或者可能需要先做一些涉及 MLAPACK 的事情，以确保 MLAPACK 完全启动。就像您可能会反转 1x1 矩阵(有点愚蠢)，然后设置为 64 位精度 - 基本上您正在消除 MLAPACK 的 C 运行时库启动造成的损害。

注意:在 Windows 上，64 位程序根本不使用 x87 浮点单元，因此它们永远不会具有“long double”精度。这就是为什么我假设您正在构建 32 位程序。如果这是 Linux 或 Mac，我不知道发生了什么!