gcc的ffast-math实际上做了什么？

Posted 2021-04-20

我理解gcc的--ffast-math标志可以大大提高浮动操作的速度，并且超出IEEE标准，但我似乎无法找到有关它正在发生的事情的信息。任何人都可以解释一些细节，并可能给出一个明确的例子，说明如果标志开启或关闭会有什么变化？

我确实尝试过挖掘S.O.对于类似的问题，但找不到任何解释ffast-math工作的东西。

答案

如您所述，它允许优化不保持严格的IEEE合规性。

一个例子是：

x = x*x*x*x*x*x*x*x;

至

x *= x;
x *= x;
x *= x;

由于浮点运算不是关联的，因此操作的排序和分解会因舍入而影响结果。因此，这种优化不是在严格的FP行为下完成的。

我实际上没有检查过GCC是否真的进行了这种特殊的优化。但这个想法是一样的。

另一答案

-ffast-math不仅仅是打破严格的IEEE合规性。

首先，当然，它确实违反了严格的IEEE合规性，允许例如将指令重新排序到数学上相同（理想情况下）但在浮点数上不完全相同的事物。

其次，它禁止在单指令数学函数之后设置errno，这意味着避免写入线程局部变量（这可以使某些体系结构上的那些函数有100％的差异）。

第三，它假设所有数学都是有限的，这意味着没有对NaN（或零）进行检查，因为它们会产生不利影响。简单地假设这不会发生。

第四，它实现了除法和倒数平方根的倒数近似。

此外，它禁用有符号零（代码假定有符号零不存在，即使目标支持它）和舍入数学，这使得在编译时可以进行常量折叠。

最后，它生成的代码假定由于信令/捕获数学不会发生硬件中断（也就是说，如果在目标体系结构上无法禁用这些中断并因此确实发生，则不会处理它们）。