Как заставить GCC предположить, что выражение с плавающей точкой неотрицательно?

Можно записать assert(x*x >= 0.f) как обещание времени компиляции вместо проверки на этапе выполнения следующим образом в GNU C:

#include <cmath>

float test1 (float x)
{
    float tmp = x*x;
    if (!(tmp >= 0.0f)) 
        __builtin_unreachable();    
    return std::sqrt(tmp);
}

(связанный: , Что оптимизация делает __, builtin_unreachable упрощают? Вы могли также перенестись if(!x)__builtin_unreachable() в макросе и назвать его promise() или что-то.)

, Но gcc не знает, как использовать в своих интересах то обещание, которое tmp non-NaN и неотрицательный. Мы все еще получаем ( Godbolt) ту же консервированную последовательность asm, которая проверяет на x>=0 и иначе звонит sqrtf для установки errno. , По-видимому, что расширение в сравнивать-и-переходить происходит после других оптимизационных проходов, , таким образом, оно не помогает для компилятора знать больше.

Это - пропущенная оптимизация в логике, которая теоретически встраивает sqrt, когда -fmath-errno включен (на по умолчанию, к сожалению).

то, Что Вы хотите вместо этого, -fno-math-errno, который безопасен глобально

, Это - 100%-й сейф, если Вы не полагаетесь на математические функции никогда установка errno . Никто не хочет это, это - то, для чего распространение NaN и/или липкие флаги, которые записывают исключения FP маскированные. например, C99/C ++ 11 fenv доступ через [1 115] и затем функционирует как [1 139] fetestexcept() . Посмотрите пример в [1 140] feclearexcept , который показывает использование его для обнаружения деления на нуль.

Реальные аппаратные средства FPU действительно на самом деле имеют эти липкие флаги, которые остаются установленными, пока не очищено, например, x86 mxcsr состояние/регистр управления для математики SSE/AVX или аппаратные средства FPUs в другом ISAs. На аппаратных средствах, где FPU может обнаружить исключения, качество, реализация C++ будет поддерживать материал как [1 123]. И в противном случае затем математика - errno, вероятно, не работает также.

errno для математики был старый устаревший дизайн, что C / C++ все еще застревает с по умолчанию и теперь широко считается плохой идеей. Это мешает компиляторам встраивать математические функции эффективно. Или возможно мы как не застреваем с ним, как я думал: , Почему errno не установлен на ЭДОМ даже, sqrt вынимает из домена arguement? объясняет, что установка errno в математических функциях дополнительная в ISO C11, и реализация может указать, делают ли они это или нет. По-видимому, в C++ также.

Это - большая ошибка смешать -fno-math-errno в с изменяющей значение оптимизацией как [1 127] или -ffinite-math-only. необходимо сильно рассмотреть включение его глобально, или по крайней мере для целого файла, содержащего эту функцию.

float test2 (float x)
{
    return std::sqrt(x*x);
}

# g++ -fno-math-errno -std=gnu++17 -O3
test2(float):   # and test1 is the same
        mulss   xmm0, xmm0
        sqrtss  xmm0, xmm0
        ret

Вы могли бы также использовать -fno-trapping-math также, если Вы никогда не собираетесь размаскировать какие-либо исключения FP с [1 130]. (Хотя та опция не требуется для этой оптимизации, это только errno - устанавливающий дерьмо, это - проблема здесь.).

-fno-trapping-math не принимает не или ничто, это только предполагает, что исключения FP как Недопустимый или Неточное никогда не будут на самом деле вызывать обработчик сигналов вместо того, чтобы произвести NaN или округленный результат. -ftrapping-math значение по умолчанию, но оно повреждается, и "никогда не работал" согласно GCC dev Marc Glisse . (Даже с ним на, GCC делает некоторую оптимизацию, которая может изменить количество исключений, которые были бы повышены от нуля до ненулевого или наоборот. И это блокирует некоторую безопасную оптимизацию). Но к сожалению, https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi? id=54192 (делают его прочь по умолчанию) все еще открыт.

, Если Вы на самом деле когда-либо размаскировали исключения, могло бы быть лучше иметь -ftrapping-math, но снова очень редко, чтобы Вы когда-либо хотели бы это вместо того, чтобы просто проверить флаги после некоторых математических операций или проверить на NaN. И это на самом деле не сохраняет точную семантику исключения так или иначе.

Видят SIMD для пороговой операции плавающей для случая, где -fno-trapping-math неправильно блокирует безопасную оптимизацию. (Даже после подъема потенциально захватывающей операции, таким образом, C делает это безусловно, gcc делает невекторизованный asm, который делает это условно! Так не только делает это векторизация блока, это изменяет семантику исключения по сравнению с абстрактной машиной C.)