如何确保不同平台上 C# 的浮点数学结果一致？

在 C# 中保持一致的浮点计算

不一致的浮点运算结果可能会困扰跨平台 C# 应用程序，特别是在游戏开发等精确状态计算至关重要的场景中。这种不一致源于处理器架构和编译器优化策略的变化。 例如，与使用标准 64 位或 32 位浮点运算的系统相比，在 x86 处理器上使用扩展精度可能会导致不同的舍入。 C# JIT 编译器增加了另一层潜在的可变性，因为优化可能会在程序运行之间发生变化。

一致精度的策略

有几种方法可以缓解这些不一致问题：

对浮点精度的直接控制（例如使用 C 中的 _controlfp_s 等函数禁用扩展精度）在 C# 中不直接可用。

定点算术由 C# 中的 decimal 数据类型提供，提供了一种确定性的替代方案。 然而，它的性能开销可能很大。

定制解决方案

缺乏保证浮点一致性的原生 C# 库，需要定制解决方案：

• C# 中的 FixedPoint32： 实现简单，但其范围有限，导致溢出和精度损失成为问题。
• C# 中的 FixedPoint64： 由于 .NET 中缺乏用于中间计算的本机 128 位整数，因此更加复杂。
• 自定义 32 位浮点： 构建自定义 32 位浮点类型需要仔细处理 BitScanReverse 等操作，但提供了获得一致结果的潜在途径。
• 本机代码集成：将数学运算卸载到本机代码可确保一致性，但会因委托调用而带来性能损失。

利用开源资源

“SoftFloat”GitHub 存储库 (https://www.php.cn/link/b49c21e3241ca30fdcd45758f44abe07) 提供了 32 位浮点运算的实验性 C# 实现。 然而，承认其不完整的性质和潜在的错误是至关重要的。 谨慎使用并彻底测试。

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