C# 的浮点运算真的是确定性的吗？

C#中的浮点运算是否确定性？

尽管C#遵循IEEE-754标准，但浮点计算的结果在不同的架构和优化设置下可能会有所不同。这种不一致性对需要精确和同步结果的应用程序（例如视频游戏回放和点对点网络）提出了挑战。

C#的特定问题

虽然一些C 解决方案可以解决这个问题，但它们对C#的直接适用性有限。C#中的JIT编译器保留了在每次程序运行时以不同方式优化计算的灵活性，从而阻碍了一致的结果。

可能的解决方案

• 禁用双精度扩展模式：此选项在C#中不可用，因为JIT编译器会自动处理精度调整。
• 确保统一的编译器和优化设置：由于JIT编译器的动态特性，这种方法不切实际，JIT编译器可能会根据运行时条件进行不同的优化。
• 使用定点算术（decimal）：虽然decimal提供了更高的精度，但它的性能明显较慢，并且System.Math中的现有数学函数不支持它。

现状

不幸的是，C#中没有内置方法可以强制执行一致的浮点计算。因此，使用普通的浮点数会引入固有的不确定性。

替代方案

可以探索自定义解决方案来减轻这个问题：

• 在C#中实现FixedPoint32：虽然可行，但这对其有限的值范围和溢出/精度损失的可能性提出了挑战。
• 在C#中实现FixedPoint64：这种方法存在实现困难，因为C#中不原生支持128位整数。
• 实现自定义32位浮点类型：此解决方案正在开源项目SoftFloat中开发，但它仍在开发中，可能会导致性能开销。

结论

C#中的浮点数学仍然本质上是非确定性的。虽然在C#中禁用双精度扩展模式或强制执行统一的编译器设置不可行，但探索替代方案，例如自定义定点算术或自定义浮点类型，可能有助于在特定场景中减轻此问题。

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