显式转换和转换指令如何确保 .NET 中的浮点确定性？

在 .NET 中实现浮点确定性：探索显式转换和转换指令

在浮点精度方面，.NET 因未提供浮点精度而受到批评决定论，因为具有相同输入的代码可以在不同的机器上产生不同的结果。为了缓解这个问题，开发人员求助于使用定点数学，但这种解决方案很麻烦。

一个有趣的建议是通过将每个浮点值显式转换为单精度或双精度来实现确定性，使用 (float) 或 (double) 等强制转换。 MSDN 文章支持此方法，指出显式强制转换可以强制插入 conv.r4 或 conv.r8 指令，从而限制精度。

然而，进一步的断言声称显式强制转换可能只是提供“提示” ” 到运行时，表明编译器和 CLR 必须合作以确保确定性。为了澄清这个问题，让我们深入研究以下问题：

• 显式转换为 float 是否会在 IL 中插入 conv.r4 指令？
• conv.r4 指令是否保证缩小到本机尺寸？

专家解答

1.显式转换为 Float 在 IL 中插入 conv.r4：

虽然 C# 规范没有明确要求它，但编译器确保显式转换为 float 将始终插入 conv.r4 操作码。此行为已通过编译器测试用例中的单元测试得到确认。

2. conv.r4 指令截断为本机大小：

是的，如 CLR 规范第 I 部分第 12.1.3 节所述，conv.r4 指令将浮点值截断为其本机大小。

其他注意事项：

• 其他操作，例如分配给数组或静态/实例字段，还可以截断高精度模式之外的浮点值。
• 由于非正规值和 NaN 的处理，一致的截断不足以保证跨机器的可重复性。
• 为了保证重现性，建议使用整数而不是浮点运算。

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