什么样的GCC优化可以根据是否打印来改变双倍呢？

Question

我正在调试实现一个算法的代码，其主循环在la s >= u || s <= l语句为true时终止，其中s、u和l是在主循环中更新的doubles。在本例中，所有三个变量都在0.5和1.5之间。我不包括这里的代码，因为它不是我写的，提取一个MWE是困难的。我对代码在不同体系结构上的不同行为感到困惑，我希望下面的线索能够帮助我缩小算法中的错误。

一些浮点四舍五入似乎是错误的根本原因。到目前为止，我已经确定如下：

• 该算法在x86-64上的所有优化级别上正确终止。
• 该算法在-O3 (未尝试其他opt级别)的arm64、mips64和ppc64上正确终止。
• 该算法与-O0在i686上正确终止。
• 该算法在-O1、-O2和-O3上无限期地循环i686。
• 主要问题:在算法无限期循环的情况下，在与l和u进行比较之前，如果打印s (std::cout << s << std::endl)，就可以正确终止。

在这里，什么样的编译器优化可能是相关的？

在GNU/Linux系统上对上述行为进行了观察，并在GCC 6.4、7.3和8.1中进行了复制。

Answer 1

由于您说您的代码在x86-64和其他指令集上按预期工作，但在i686上中断，但只有在某些优化级别下，可能的罪魁祸首是x86扩展精度。

在x86上，浮点指令存储比随后将这些值存储在内存中时更精确地存储寄存器。因此，当编译器可以重用已加载在寄存器中的相同值时，结果可能与必须保存和重新加载该值时不同。打印值可能需要保存和重新加载。

这是一个GCC名著“无虫”。

GCC提供了一个-ffloat-store命令行选项，该选项可能会有所帮助：

-ffloat-store 不要将浮点变量存储在寄存器中，并禁止其他可能更改浮点值是从寄存器还是从内存中提取的选项。 此选项防止在机器上出现不必要的超额精度，例如68000，其中浮动寄存器( 68881)保持比双寄存器应有的更高的精度。同样，对于x86体系结构也是如此。对于大多数程序来说，过高的精度只会带来好的效果，但也有一些程序依赖于IEEE浮点的精确定义。在修改程序以将所有相关的中间计算存储到变量之后，对此类程序使用-ffloat-store。

但是，正如前面提到的，它不会自动让代码与其他指令集的工作方式相同。您可能需要修改代码以显式地将结果存储在变量中。