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為什麼浮點運算在 x86 和 x64 架構之間會產生不同的結果?

Barbara Streisand
Barbara Streisand原創
2024-11-03 03:12:29951瀏覽

Why does floating-point arithmetic produce different results between x86 and x64 architectures?

浮點運算的差異:x86 與x64

在涉及浮點運算的程式碼片段中,MS VS 之間出現不一致2010年建構了針對x86 和x64 架構的版本。程式碼如下:

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;

差異:

  • x86 建構: 變數bLarger1 為false(d 和bse)都為false設定為65.0),而bLarger2 為true。
  • x64 版本: bLarger1 和 bLarger2 皆為 false。

潛在問題:

差異源自於表達式 bool bLarger2 = (a*c)

浮點單位的差異:

主要差異在於兩者使用的浮點單位架構。 x86架構使用x87浮點單元,它以比單精度(通常是雙精度)更高的精度執行計算。相較之下,x64 架構使用 SSE 浮點單元,執行純單精度運算。

對乘法的影響:

在 bLarger1 表達式中, a 和 c 的乘法由硬體乘法指令執行。此指令使用雙精度精度,導致 d 設定為 65.0。

但是,在 bLarger2 表達式中,由於型別轉換(a*c),乘法明確以單精確度執行。這會導致 (a*c) 設定為 64.999992。

x87 精度控制:

預設情況下,x87 單元以雙精度運作。但是,可以使用 _controlfp 函數說服單元執行單精度計算。

_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);

將此行新增至 32 位元程式碼,bLarger1 和 bLarger2 都會設定為 false。

編譯器選項:

在較新版本的 Visual Studio 中,即使對於 32 位元目標,編譯器也可能會發出 SSE 指令。這確保了不同架構之間浮點運算的一致性。

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