.net - CLR JIT 优化违反了因果关系？

Question

我正在为一位同事写一个有启发性的例子，向他展示为什么测试 float 是否相等通常是一个坏主意。我使用的示例是将 0.1 添加十次，并与 1.0(我在介绍性数字类(class)中展示的那个)进行比较。我惊讶地发现两个结果是相等的( code + output )。

float @float = 0.0f;
for(int @int = 0; @int < 10; @int += 1)
{
    @float += 0.1f;
}
Console.WriteLine(@float == 1.0f);

一些调查表明不能依赖这个结果(很像 float 平等)。我发现最令人惊讶的是添加代码 后 其他代码可能会更改计算结果 ( code + output )。请注意，此示例具有与 IL 完全相同的代码，只是附加了一行 C#。

float @float = 0.0f;
for(int @int = 0; @int < 10; @int += 1)
{
    @float += 0.1f;
}
Console.WriteLine(@float == 1.0f);
Console.WriteLine(@float.ToString("G9"));

我知道我不应该在 float 上使用相等性，因此不应该太在意这个，但我发现它非常令人惊讶，就像我向所有人展示的一样。执行计算后执行的操作会更改前一计算的值吗？我认为这不是人们通常想到的计算模型。

我并没有完全难倒，假设在“相等”情况下发生了某种优化会改变计算结果(在 Debug模式下构建可以防止“相等”情况)，这似乎是安全的。显然，当 CLR 发现以后需要对浮点数进行装箱时，优化就被放弃了。

我已经搜索了一下，但找不到这种行为的原因。谁能给我点线索？

Answer 1

这是 JIT 优化器工作方式的副作用。如果要生成的代码更少，它会做更多的工作。原始代码段中的循环被编译为:

                @float += 0.1f;
0000000f  fld         dword ptr ds:[0025156Ch]          ; push(intermediate), st0 = 0.1
00000015  faddp       st(1),st                          ; st0 = st0 + st1
            for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) {
00000017  inc         eax  
00000018  cmp         eax,0Ah 
0000001b  jl          0000000F 

当您添加额外的 Console.WriteLine() 语句时，它会将其编译为:

                @float += 0.1f;
00000011  fld         dword ptr ds:[00961594h]          ; st0 = 0.1
00000017  fadd        dword ptr [ebp-8]                 ; st0 = st0 + @float
0000001a  fstp        dword ptr [ebp-8]                 ; @float = st0
            for (int @int = 0; @int < 10; @int += 1) {
0000001d  inc         eax  
0000001e  cmp         eax,0Ah 
00000021  jl          00000011 

注意地址 15 与地址 17+1a 的区别，第一个循环将中间结果保留在 FPU 中。第二个循环将其存储回@float 局部变量。当它留在 FPU 内时，结果以全精度计算。然而，将它存储回来会将中间结果截断回浮点数，从而在此过程中损失大量精度。

虽然令人不快，但我不认为这是一个错误。 x64 JIT 编译器的行为有所不同。您可以在 connect.microsoft.com 提出您的案例