為什麼 x86 和 x64 架構中的浮點運算會產生不同的結果？

了解x86 和x64 之間浮點運算的差異

在電腦程式設計領域，浮點運算的差異是在x86 和x64架構之間處理可能會導致意外結果。此查詢探討了這種差異，特別是涉及 Microsoft Visual Studio 2010 版本中兩個浮點值的比較。

問題

在x86 中執行以下程式碼片段在同一64 位元機器上建構的x64 版本顯示出差異：

float a = 50.0f;
float b = 65.0f;
float c = 1.3f;
float d = a * c;
bool bLarger1 = d < b;
bool bLarger2 = (a * c) < b;

布林值bLarger1 在兩個版本中均保持為false，而bLarger2 在x64 中為false，但在x86 中為true。這種不一致引發了有關這些架構中浮點運算的底層機制的問題。

原因

問題的癥結在於表達式的計算：

bool bLarger2 = (a * c) < b;

檢查x86 和x64 產生的彙編程式碼會發現一個關鍵區別。在 x64 中，計算是使用純單精度指令執行的。相較之下，x86 使用 x87 浮點單元，其運算精度更高（預設為雙精度）。

說明

這個差異源自於x87 FPU 與 x64 SSE 單元之間的根本差異。 x87 單元對單精度和雙精度計算採用相同的指令，導致單精度運算存在一定程度的不精確性。另一方面，SSE 單元對每個精確度使用不同的指令，確保準確的單精度計算。

解決方案

解決32- 中的這種差異位（x86）構建，可以透過使用以下控制標誌強制x87 單元執行單精度計算：

_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);

這將導致設定兩個布林變數（bLarger1 和bLarger2）在x86 和x64 版本中都為false。

結論

x86 和 x64 之間的浮點運算差異源自於其底層浮點單元的差異。透過了解這些差異並採取適當的措施（例如在 x86 中強制執行單精度計算），程式設計師可以確保在不同架構中獲得準確且一致的結果。

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