编译器使用的双精度表示的显式规范

Posted 2023-02-22

【中文标题】编译器使用的双精度表示的显式规范

【英文标题】：Explicit specification of the double precision representation used by compiler

【发布时间】：2018-11-19 13:21:22

【问题描述】：

我最近遇到了visual-c++ 似乎不符合IEEE 754 的问题，而是使用subnormal representation。也就是说，其中的双精度浮点数没有通常表示的 1 个符号位、11 个指数位和 52 个显式存储的有效十进制位，见下文。

由于gcc 和clang 是合规的，并且非常需要一致的跨平台行为，我想知道是否可以强制visual-c++ 使用正常表示。或者让gcc 和clang 使用次正规表示当然也可以解决问题。

可以使用以下代码在visual-c++、gcc 和clang 中重现不同双重表示的问题：

#include <iostream>
#include <string>

int main()

    try 
        std::stod("8.0975711886543594e-324");
        std::cout << "Subnormal representation.";
     catch (std::exception& e) 
        std::cout << "Normal representation.";
    
    return 0;

表示规范是否可能在所有三种情况下产生一致的行为？

编辑：正如geza 所指出的，这在std::stod 的不同实现中出现了问题，如果有任何方法可以使std::stod 行为一致，那么就会产生问题无需为其实现单独的包装器。

【问题讨论】：

这里，区别在于std::stod，不是吗？ GCC 和 clang 将 out_of_range 用于次正常的数字（如果你问我，这很奇怪），而 msvc 不会。我什至不明白，为什么他们会为一个被截断为零的小数抛出 out_of_range 。这绝对不是超出范围。这种情况应该有一个单独的例外。

相关：***.com/questions/48086830/…

std::stod 设计不当。 strtod 可以报告 ERANGE 是上溢还是下溢。 std::stod 不能。

@geza 谢谢，编辑了帖子以反映它的std::stod，也许有一些标准的设计方式

是的，使用strtod，它没有这个限制。它的行为不像记录的次正规数：它将返回次正规值（因此，与文档相反，它返回一个非零值，但设置 errno=ERANGE）。这对我们有好处，因为你可以得到你想要的号码。

【参考方案1】：

很遗憾，std::stod 的设计很糟糕，因为无法确定导致 std::out_of_range 异常的原因。

我建议您改用strtod。虽然标准中没有指定这个函数应该对次正规数做什么，但它通常对次正规数表现良好（这意味着它返回次正规数）。这个函数的好处是它对超出范围的情况返回有意义的结果，因此可以确定超出范围的原因。

如果您想处理超出范围的情况，您需要检查errno 以获得ERANGE。请注意，如果结果是次正规数/零数，那么 errno 可能会设置为 ERANGE，您应该忽略它（您可以使用 fpclassify 进行检查）。

所以逻辑是这样的：

double r = strtod(string, &end);
// here, check for end to know about invalid strings

if (errno==ERANGE)  // out-of-range (overflow, underflow)
    int c = fpclassify(r);
    if (c!=FP_SUBNORMAL&&c!=FP_ZERO)  // let's filter out underflow cases
        // "real" out of range handling here, just overflow