[使用avr-g ++在8b uC中进行32b乘法与使用gcc在X86上进行32b乘法

Question

问题：

我正在做一个定点c ++类，以在8b微控制器上执行一些闭环控制系统。我编写了一个C ++类来封装PID，并在带有现代gcc编译器的X86桌面上测试了该算法。都好。当我使用现代的avr-g ++编译器在8b微控制器上编译相同的代码时，出现了怪异的伪影。经过一些调试后，问题在于16b * 16b乘法被截断为16b。在一些最小的代码下面，以显示我要执行的操作。

我在桌面系统上使用-O2优化，在嵌入式系统上使用-OS优化，没有其他编译器标志。

#include <cstdio>
#include <stdint.h>

#define TEST_16B    true
#define TEST_32B    true

int main( void )
{
    if (TEST_16B)
    {
        int16_t op1 = 9000;
        int16_t op2 = 9;
        int32_t res;
        //This operation gives the correct result on X86 gcc (81000)
        //This operation gives the wrong result on AVR avr-g++ (15464)
        res = (int32_t)0 +op1 *op2;
        printf("op1: %d | op2: %d | res: %d\n", op1, op2, res );
    }

    if (TEST_32B)
    {
        int16_t op1 = 9000;
        int16_t op2 = 9;
        int32_t res;
        //Promote first operand
        int32_t promoted_op1 = op1;
        //This operation gives the correct result on X86 gcc (81000)
        //This operation gives the correct result on AVR avr-g++ (81000)
        res = promoted_op1 *op2;
        printf("op1: %d | op2: %d | res: %d\n", promoted_op1, op2, res );
    }

    return 0;
}

解决方案：

只需将一个操作数提升为带有局部变量的32b就足以解决问题。

[我期望C ++保证以与第一个操作数相同的宽度执行数学运算，因此在我看来res = (int32_t)0 +...应该告诉编译器，随后执行的任何操作都应以int32_t分辨率执行。这不是发生了什么。 （int16_t）*（int16_t）操作被截断为（int16_t）。在X86机器上，gcc的内部字宽至少为32b，因此这可能是我在台式机上看不到人工制品的原因。

AVR命令行

E:\Programs\AVR\7.0\toolchain\avr8\avr8-gnu-toolchain\bin\avr-g++.exe$(QUOTE) -funsigned-char -funsigned-bitfields -DNDEBUG -I"E:\Programs\AVR\7.0\Packs\atmel\ATmega_DFP\1.3.300\include" -Os -ffunction-sections -fdata-sections -fpack-struct -fshort-enums -Wall -pedantic -mmcu=atmega4809 -B "E:\Programs\AVR\7.0\Packs\atmel\ATmega_DFP\1.3.300\gcc\dev\atmega4809" -c -std=c++11 -fno-threadsafe-statics -fkeep-inline-functions -v -MD -MP -MF "$(@:%.o=%.d)" -MT"$(@:%.o=%.d)" -MT"$(@:%.o=%.o)" -o "$@" "$<"

问题：

这是兼容的C ++编译器的实际预期行为，意味着我做错了，还是avr-g ++编译器的怪癖？

Answer 1

当您写入A + B * C时，由于运算符优先级，因此等效于A + (B * C)。 B * C术语是单独评估的，而与以后如何使用无关。 （否则，将很难查看C / C ++代码并了解实际发生的事情。）

C / C ++标准中存在整数提升规则，有时在执行乘法运算之前可以通过将B和C提升为int或unsigned int类型来帮助您。但是，由于avr-gcc中的int仅为16位，并且您需要32位结果，因此整数提升对您来说还不够好。因此，您需要将B或C强制转换为int32_t，以确保乘法结果也将为int32_t。例如，您可以这样做：

A + (int32_t)B * C