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为什么浮点运算在 x86 和 x64 架构之间产生不同的结果?

Barbara Streisand
Barbara Streisand原创
2024-11-03 03:12:29991浏览

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

浮点运算的差异:x86 与 x64

在涉及浮点运算的代码片段中,MS VS 之间出现不一致2010 年构建了针对 x86 和 x64 架构的版本。代码如下:

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;

差异:

  • x86 构建: 变量 bLarger1 为 false(d 和 b 都为 false)设置为 65.0),而 bLarger2 为 true。
  • x64 版本: bLarger1 和 bLarger2 均为 false。

潜在问题:

差异源于表达式 bool bLarger2 = (a*c)

浮点单位的差异:

主要区别在于两者使用的浮点单位架构。 x86架构使用x87浮点单元,它以比单精度(通常是双精度)更高的精度执行计算。相比之下,x64 架构使用 SSE 浮点单元,执行纯单精度计算。

对乘法的影响:

在 bLarger1 表达式中, a 和 c 的乘法由硬件乘法指令执行。该指令使用双精度精度,导致 d 设置为 65.0。

但是,在 bLarger2 表达式中,由于类型转换(a*c),乘法显式以单精度执行。这会导致 (a*c) 设置为 64.999992。

x87 精度控制:

默认情况下,x87 单元以双精度运行。但是,可以使用 _controlfp 函数说服单元执行单精度计算。

_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);

通过将此行添加到 32 位代码,bLarger1 和 bLarger2 都将设置为 false。

编译器选项:

在 Visual Studio 的最新版本中,编译器甚至可能针对 32 位目标发出 SSE 指令。这确保了不同架构之间浮点运算的一致性。

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