Что такое long double on x86-64?

Question

Кто-то сказал мне, что:

Под x86-64, FP арифметика выполняется с SSE, и поэтому долго двойные 64 бита.

Но в x86-64 ABI говорится, что:

C type | sizeof | alignment | AMD64 Architecture 
long double | 16 | 16  | 80-bit extended (IEEE-754) 

См: amd64-abi.pdf

и НКУ говорит sizeof(long double) 16 и дает FLT_DBL = 1.79769e+308 и FLT_LDBL = 1.18973e+4932

Я 'confused, как long double 64 бит? Я думал, что это 80-битное представление.

Answer 1

Под x86-64 Арифметика FP выполняется с помощью SSE, поэтому длинный двойной бит - 64 бит.

Вот что обычно бывает под x86-64 (где наличие инструкций SSE гарантируется), но программа по-прежнему свободно использовать x87, к которому компилятор может прибегнуть при использовании long double.

Вы можете подтвердить это путем компиляции программы, как это с g++ на Linux:

#include <iostream> 
#include <cstdlib> 
#include <ctime> 

int main() 
{ 
    std::srand(std::time(NULL)); 
    float f1=rand(), f2=rand(); 
    double d1=rand(), d2=rand(); 
    long double l1=rand(), l2=rand(); 

    std::cout<<f1*f2<<" "<<d1*d2<<" "<<l1*l2<<std::endl; 
    return 0; 
} 

В выходе сборки, я нахожу mulsd xmm1, xmm0 для double продукта и mulss xmm0, xmm2 для float продукта (обе инструкции SSE), но fmulp st(1), st (инструкция x87) для продукта long double.

Итак, это подтверждается, что компилятор использует SSE, когда он может, но все же допускает вычисления с 80-битной точностью через старый набор команд x87.

---

Обратите внимание, что это компилятор конкретных - некоторые компиляторы (например, VC++) всегда игнорировали 80-битные типы точности и только обработанные long double как синоним double.

С другой стороны, поскольку система x86-64 V ABI (принятая в Linux) предусматривает, что long double - это 80 бит, единственный способ для компилятора выполнить вычисления с использованием всей доступной точности этого типа - использовать x87.

Answer 2

Расчет SSE является двойной точностью, а промежуточное представление - 64 бит.

Это не long double, как вы указали. 64-разрядное значение просто записывается в длинный двойной после вычисления.

Answer 3

AMD ABI не может фактически заставить то, что тип C long double, потому что у него нет юрисдикции/полномочий для этого. Каждая реализация C может составить свою собственную спецификацию типов, с учетом стандарта C (если реализация C соответствует стандарту), и каждая реализация C может выбрать, следует ли соответствовать AMD ABI.

Это означает, что вы не можете просто спросить «Что такое long double на x86-64?». Вы должны спросить, что такое long double в конкретной реализации С. Это означает указание конкретного компилятора, версии и коммутаторов, используемых для компиляции. (У компилятора может быть переключатель, для которого один параметр делает long double 64-битным двоичным объектом IEEE 754 с плавающей точкой, а другой параметр делает long double 80-битным объектом с плавающей точкой Intel. Технически каждая комбинация компилятора, и переключатели являются отличной реализацией C.)

Компилятор, который реализует long double как 64-битный двоичный объект с плавающей точкой IEEE-754, просто передает их как то, что AMD ABI вызывает double; он никогда не передает их, как ABI вызывает long double. При этом этот аспект компилятора будет совместим только с другим программным обеспечением, которое относится к long double аналогичным образом.