Visual C++ 2012 (x86) 中可能的编译器错误？

Posted 2023-02-22

【中文标题】Visual C++ 2012 (x86) 中可能的编译器错误？

【英文标题】：Possible compiler bug in Visual C++ 2012 (x86)?

【发布时间】：2012-10-24 15:02:13

【问题描述】：

我目前在使用 VC++ 11 (CTP Update 1) 为 x86 目标编译时遇到随机浮点错误。请参阅下面的简短示例“test.cpp”，并使用以下命令进行编译：

cl /GL /O2 /EHsc test.cpp /link /MACHINE:X86

输出应该是10 == 10，但是当启用/GL（全程序优化）时，它会产生10 == 0。问题似乎是 get_scaling_factor() 将结果推送到浮点堆栈上，但调用函数期望它在 SSE 寄存器 XMM0 中。

问题：我是否遗漏了一些明显的东西，或者这真的是一个错误？当然，测试程序没有意义，因为它是一个精简的测试用例。

test.cpp:

#include <iostream>

template <typename T>
inline T get_scaling_factor(int units)

    switch (units)
    
    case 0: return 1;  
    case 1: return 10;  
    case 2: return 100;  
    case 3: return 1000;  
    case 4: return 10000;  
    case 5: return 100000;  
    case 6: return 1000000;  
    case 7: return 10000000;  
    case 8: return 100000000;  
    case 9: return 1000000000; 
    default: return 1;
    


template <int targetUnits, typename T>
inline T scale(T value, int sourceUnits)

    return value   * get_scaling_factor<T>(sourceUnits) 
                   / get_scaling_factor<T>(targetUnits);


__declspec(noinline)
double scale(double value, int units) 

    return scale<9>(value, units);


int main()

    std::cout << "10 = " << scale(1e9, 1) << std::endl;

---

更新

问题confirmed by Microsoft。它甚至会影响这样的直接代码：

#include <stdio.h>
double test(int a)

    switch (a)
    
    case 0: return 1.0;
    case 1: return 10.0;
    case 2: return 100.0;
    case 3: return 1000.0;
    case 4: return 10000.0;
    case 5: return 100000.0;
    case 6: return 1000000.0;
    case 7: return 10000000.0;
    case 8: return 100000000.0;
    case 9: return 1000000000.0;
    default: return 1.0;
    


void main()

    int nine = 9;
    double x = test(nine);
    x /= test(7);
    int val = (int)x;
    if (val == 100)
        printf("pass");
    else 
        printf("fail, val is %d", val);

【问题讨论】：

static_cast 要键入的文字 T?

@Steve-o: 否 - 即使您将所有文字包装在 T(...) 中，它也会失败。无论如何都没有必要，编译器会将它们提升为正确的类型（如果可以的话）。请注意，即使在最高警告级别下，代码也会编译没有警告。

【参考方案1】：

是的，这绝对是一个代码优化器错误，我可以毫无问题地重现它。优化器错误通常与内联相关，但此处并非如此。这个错误是由 VS2012 中支持新的自动矢量化功能的大量代码生成更改引入的。

简而言之，get_scaling_factor() 函数在 FPU 堆栈上返回结果。代码生成器正确地发出指令以从堆栈中检索它并将其存储在 XMM 寄存器中。但是优化器不恰当地完全删除了该代码，就好像它假设函数结果已经存储在 XMM0 中一样。

解决方法很难找到，将模板函数专门用于 double 无效。使用#pragma optimize 禁用优化：

#pragma optimize("", off)
__declspec(noinline)
double scale(double value, int units) 

    return scale<9>(value, units);

#pragma optimize("", on)

您的复制代码非常好，Microsoft 可以轻松地修复此错误。您可以在 connect.microsoft.com 提交反馈报告，只需链接到此问题即可。或者，如果您赶时间，那么您可以联系 Microsoft 支持，尽管我想他们会为您提供相同的解决方法，让您最后使用 Service Pack。

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更新：已在 VS2013 中修复。

【讨论】：

汉斯，感谢您提供的有用分析。我听取了您的建议并提交了bug report

跟进您的解决方法：实际上重写get_scaling_factor() 并引入变量T result; 并让switch 语句在返回之前为其分配正确的返回值就足够了。然后编译器产生正确的结果。但是，由于我不知道是什么触发了这个错误，我不得不假设它可能随时随地咬我。这基本上意味着 LTCG 不能用于生产代码。

已确认。只需添加一个局部变量并对其进行初始化就足以使函数突然使用 xmm0 而不是 FPU 作为优化代码中的返回值。看起来真正的错误是优化器丢失了使用 FPU 或 SSE 的函数。

【参考方案2】：

/GL 在设计上忽略了默认调用约定。使用 LTCG，编译器/链接器知道整个调用图，因此它可以匹配调用者和被调用者。在这种情况下使用 SSE 寄存器并不奇怪。

不过，我不完全确定“get_scaling_factor() 将结果推送到浮点堆栈”是什么意思。您的意思是编译器无法内联它吗？我希望编译器这样做，因为调用图只有一个调用者。 （我们知道 `get_scaling_factor(targetUnits) 是内联的，否则会导致除以零）

如果编译器确实无法内联get_scaling_factor()，那么您实际上发现了两个错误：一个内联失败，一个自定义调用约定失败。

【讨论】：

感谢您的回答。编译器半内联get_scaling_factor()：它内联开关的默认分支，但不内联其余部分。文字被压入浮点堆栈（使用fld），但调用函数希望它们位于xmm0。