当 NaN 仅在使用优化编译时出现时，如何开始调试数字代码？

Posted 2023-02-16

【中文标题】当 NaN 仅在使用优化编译时出现时，如何开始调试数字代码？

【英文标题】：How to start debugging numerical code, when NaN's appear only when compiled with optimizations?

【发布时间】：2012-04-13 13:13:38

【问题描述】：

什么时候开始调试数字代码的一般策略是：

使用激进的优化标志编译的代码，在输出中产生偶尔的 NaN 和 Inf 用-g（暗示-O0）编译的代码在调试器上运行，不再产生NaN和Inf了？

在这种情况下，我使用的是 Portland Group C++ 编译器 pgCC，并使用了优化选项

-w -fast -O3 -Mipa=fast -Mfprelaxed -Minline=levels:10

然后只是

-w -g

用于调试版本。但我确信g++ 也会发生类似的情况。

编辑：添加打印语句不是一个非常诱人的选项，因为代码不是我写的，它有几千行，我不知道缩小搜索范围； NaN 可能几乎来自任何地方。

【问题讨论】：

可以添加打印语句吗？

如果正确性比速度更重要，请远离您无法控制的优化。

Alex：最好在源代码中找到可疑行，以便能够查看它们，并确定它们是否正确。

这不是可疑的行，而是当你的数值精度有限时，交换律和分配律的常规数学定律停止工作，并且当编译器在假设法律仍然有效，你开始得到奇怪的结果。

【参考方案1】：

我会尝试看看你是否可以启用浮点异常like done here，然后看看是否有一些信号 nan 引发了异常。您的编译器中可能有一些编译器标志来启用这些异常。

除此之外，我会进行手动二进制搜索。也就是说，编写一个转储所有变量的函数。然后将程序分成两半，不是按代码行，而是按实际运行的内容，并将其隔离。换句话说，卷起袖子进去吧。

编辑：这可能不适用于您的情况，因为我给您的链接非常特定于 Win32。但也许它会给你一些线索。或者您可以在免费的 MS 编译器上试用该代码？

【讨论】：

+1: Wolf Fence in Alaska（又名二分搜索）在正确使用时非常有效。 20 次通过将使您的问题空间减少 2^20 或 1,000,000+。它在处理包含优化编译器的类 Black Box® 问题时特别有用。

【参考方案2】：

Portland Group 编译器提供了一些选项来配合指令 -Mfprelaxed；我会尝试一个一个地设置这些，看看哪些会有所作为。您可能只想从编译中完全删除此指令。

【参考方案3】：

我想指出，在 g++ 的情况下，-g 标志不会抑制优化（也就是说，它并不意味着 -O0）。包含调试信息的优化可执行文件更难调试，但它当然可以这样做。