如何確保不同平台上 C# 的浮點數學結果一致？

在 C# 中保持一致的浮點計算

不一致的浮點運算結果可能會困擾跨平台 C# 應用程序，特別是在遊戲開發等精確狀態計算至關重要的場景中。這種不一致源自於處理器架構和編譯器最佳化策略的變化。 例如，與使用標準 64 位元或 32 位元浮點運算的系統相比，在 x86 處理器上使用擴展精度可能會導致不同的捨去。 C# JIT 編譯器增加了另一層潛在的可變性，因為最佳化可能會在程式運行之間發生變化。

一致精確度的策略

有幾種方法可以緩解這些不一致問題：

對浮點精度的直接控制（例如使用 C 中的 _controlfp_s 等函數禁用擴展精度）在 C# 中不直接可用。

定點算術由 C# 中的 decimal 資料型別提供，提供了一種確定性的替代方案。 然而，它的性能開銷可能很大。

客製化解決方案

缺乏保證浮點一致性的原生 C# 函式庫，需要客製化解決方案：

• C# 中的 FixedPoint32： 實作簡單，但其範圍有限，導致溢出和精確度損失成為問題。
• C# 中的 FixedPoint64： 由於 .NET 中缺乏用於中間計算的本機 128 位元整數，因此更加複雜。
• 自訂 32 位元浮點： 建立自訂 32 位元浮點類型需要仔細處理 BitScanReverse 等操作，但提供了獲得一致結果的潛在途徑。
• 本機程式碼整合：將數學運算卸載到本機程式碼可確保一致性，但會因委託呼叫而帶來效能損失。

利用開源資源

「SoftFloat」GitHub 儲存庫 (https://www.php.cn/link/b49c21e3241ca30fdcd45758f44abe07) 提供了 32 位元浮點運算的實驗性 C# 實作。 然而，承認其不完整的性質和潛在的錯誤是至關重要的。 謹慎使用並徹底測試。

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