x86和x64之间的浮点算术的差异

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我偶然发现了在x86和x64的MS VS 2010版本之间完成浮点算术的方式不同(两者都在同一台64位机器上执行)。

这是一个简化的代码示例:

float a = 50.0f;
float b = 65.0f;
float c =  1.3f;
float d = a*c;
bool bLarger1 = d<b;
bool bLarger2 = (a*c)<b;

布尔bLarger1始终为false(在两个版本中d都设置为65.0)。变量bLarger2对于x64为false,但对于x86为true!

我很清楚浮点算术和圆角效应正在发生。我也知道32位有时使用不同的指令进行浮动操作而不是64位构建。但在这种情况下,我错过了一些信息。

为什么bLarger1和bLarger2之间首先出现差异?为什么它只出现在32位版本上?

c++ c visual-studio-2010 floating-point 64bit
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问题取决于这个表达:

bool bLarger2 = (a*c)<b;

我查看了VS2008下生成的代码,没有手持VS2010。对于64位代码是:

000000013FD51100  movss       xmm1,dword ptr [a] 
000000013FD51106  mulss       xmm1,dword ptr [c] 
000000013FD5110C  movss       xmm0,dword ptr [b] 
000000013FD51112  comiss      xmm0,xmm1 

对于32位代码是:

00FC14DC  fld         dword ptr [a] 
00FC14DF  fmul        dword ptr [c] 
00FC14E2  fld         dword ptr [b] 
00FC14E5  fcompp           

因此,在32位下,计算在x87单元中执行,而在64位下,它由x64单元执行。

这里的区别在于x87操作都是以高于单精度执行的。默认情况下,执行计算以获得双精度。另一方面,SSE单元操作是纯单精度计算。

你可以说服32位单元执行所有计算到单精度精度,如下所示:

_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);

当您将其添加到32位程序时,您会发现布尔值都设置为false。

x87和SSE浮点单元的工作方式有根本区别。 x87单元对单精度和双精度类型使用相同的指令。数据被加载到x87 FPU堆栈的寄存器中,这些寄存器总是10字节Intel扩展。您可以使用浮点控制字来控制精度。但编译器编写的指令不了解该状态。

另一方面,SSE单元对单精度和双精度的操作使用不同的指令。这意味着编译器可以发出完全控制计算精度的代码。

所以,x87单元在这里是坏人。您可以尝试说服编译器发出SSE指令,即使对于32位目标也是如此。当然,当我在VS2013下编译你的代码时,我发现32位和64位目标都发出了SSE指令。


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浮点运算总是不精确的,比较两个浮点数这个接近(或相等)几乎从不返回正确的输出。

浮点数在32位和64位计算机上的存储和处理方式不同(也有注释建议)。如果我没记错的话,在VC中32位浮点数保存在堆栈中,FPU(浮点单元)处理它们,而64位机器上的浮点数可以存储在专用寄存器(SSE)中,并使用CPU中的其他单位计算。

我的答案没有明确的来源,但请查看this pagethis.

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