为什么 x86 和 x64 架构中的浮点运算会产生不同的结果？

了解 x86 和 x64 之间浮点运算的差异

在计算机编程领域，浮点运算的区别是在 x86 和 x64 架构之间处理可能会导致意外结果。此查询探讨了这种差异，特别是涉及 Microsoft Visual Studio 2010 版本中两个浮点值的比较。

问题

在 x86 中执行以下代码片段在同一 64 位机器上构建的 x64 版本显示出差异：

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;

布尔值 bLarger1 在两个版本中均保持为 false，而 bLarger2 在 x64 中为 false，但在 x86 中为 true。这种不一致引发了有关这些架构中浮点运算的底层机制的问题。

原因

问题的症结在于表达式的计算：

bool bLarger2 = (a * c) < b;

检查 x86 和 x64 生成的汇编代码会发现一个关键区别。在 x64 中，计算是使用纯单精度指令执行的。相比之下，x86 使用 x87 浮点单元，其运算精度更高（默认为双精度）。

说明

这种区别源于x87 FPU 和 x64 SSE 单元之间的根本区别。 x87 单元对单精度和双精度计算采用相同的指令，导致单精度运算存在一定程度的不精确性。另一方面，SSE 单元对每个精度使用不同的指令，确保准确的单精度计算。

解决方案

解决 32- 中的这种差异位（x86）构建，可以通过使用以下控制标志强制 x87 单元执行单精度计算：

_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);

这将导致设置两个布尔变量（bLarger1 和 bLarger2）在 x86 和 x64 版本中都为 false。

结论

x86 和 x64 之间的浮点运算差异源于其底层浮点单元的差异。通过了解这些区别并采取适当的措施（例如在 x86 中强制执行单精度计算），程序员可以确保在不同架构中获得准确且一致的结果。

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