如何确保在 windows 和 linux 上具有相同的浮点行为？

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何确保在 windows 和 linux 上具有相同的浮点行为？

【英文标题】：How to ensure same floating-point behavior on windows and linux?

【发布时间】：2018-03-21 15:43:33

【问题描述】：

我有一个对双精度数进行大量计算的软件，它必须在 linux 和 windows 上运行。我不关心使用什么行为（越快越好），但我必须在两个平台上获得相同的结果。

我正在 Windows 10 上使用 x86_64-w64-mingw32 gcc 版本 4.9.2 进行编译。 以及 xubuntu 上的 x86_64-linux-gnu gcc 4.9.3。

我尝试过使用以下编译选项： -基础数学 -fno-rounding-math -float-存储 在这两个系统上，似乎没有任何工作。

我对浮点表示的复杂性有所了解，但对于必须跨平台的软件强制执行相同的行为真的那么难吗？

【问题讨论】：

“似乎没有任何效果”。你能显示一些代码吗？

究竟有什么不同？

如果您的所有平台都使用 ieee 754，不妨试试checking

Cross Platform Floating Point Consistency的可能重复

您是否调用了任何数学库例程，例如sin 或log？除了浮点之外，您的程序中是否有任何多线程或其他非确定性行为？

【参考方案1】：

要具有相同的行为，至少您必须：

1- 标准化你的类型，不要从 double 切换到 long double 例如，仅使用唯一类型 long double 2-如果您有任何常量，请使用与您的类型相关的浮点文字：

如果你选择 long double，你的常量必须有后缀 l 或 L 例如：0.5L

【讨论】：

我只使用 double 并且我从文件中获取我处理的所有数据，所以没有常量

这个答案还不够。浮点行为的差异源于编译器选择使用更高的精度（例如，即使操作数的类型为double，也使用long double 计算）、编译器收缩表达式（将a*b+c 替换为fma(a, b, c)）等获得浮点运算许可证。此外，如果一个程序是多线程的或在其执行中具有其他不确定性，则浮点结果可能会有所不同。回答这个问题需要解决特定的编译器特性。

我需要 8-9 位精度，出现的第一个不一致是在 10^-6

您必须跟踪您在程序中注意到不一致开始的位置。这将是由于特定的计算或用户定义的函数。否则尝试 long double 并注意第一个不一致，它应该小于 10 位精度

第一个不一致发生在 12-13 位上，但经过 300 次迭代后，我的最终结果有 15% 的差异（近似错误导致程序在不同系统上的不同时间进入 if 语句）。我需要 10^-6 的精度。一个