用avr++对32b uC中32b的增殖与gcc在X86上的增殖

Question

问题：

我正在做一个定点c++类，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，并使用现代gcc编译器在X86桌面上测试了该算法。一切都很好。

当我用现代avr++编译器在8b微控制器上编译相同的代码时，我有一些奇怪的人工制品。经过调试，问题是16b*16b乘法被截断为16b。下面是一些最低限度的代码来展示我想要做的事情。

我在桌面系统上使用了-O2优化，在嵌入式系统上使用了-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;
}

解决办法：

只要使用局部变量将一个操作数提升到32b，就足以解决这个问题。

我的期望是，C++将以与第一个操作数相同的宽度执行数学操作，因此在我看来，res = (int32_t)0 +...应该告诉编译器，以后发生的任何事情都应该在int32_t分辨率上执行。

事情不是这样的。(int16_t)*(int16_t)操作被截断为(int16_t)。

gcc在一台X86机器上有至少32b的内部字宽，所以这可能是我没有在桌面上看到手工艺品的原因。

AVR指挥线

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：

这是一个兼容的C++编译器的实际预期行为，意味着我做错了，还是这是avr++编译器的一个怪癖？

更新：

各种解决方案的调试器输出

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Answer 1

这是编译器的预期行为。

编写A + B * C时，由于运算符优先级的关系，这等同于A + (B * C)。B * C术语是独立计算的，不考虑以后将如何使用它。(否则，很难看到C/C++代码，也很难理解到底会发生什么。)

C/C++标准中有整数提升规则，有时通过在执行乘法之前将B和C提升为int类型或unsigned int类型来帮助您。这就是为什么在x86 gcc上得到预期的结果，其中int有32位。但是，由于avr中的int只有16位，整数提升对你来说还不够好。因此，您需要将B或C转换为int32_t，以确保乘法的结果也是int32_t。例如，您可以：

A + (int32_t)B * C