在编译时检测 IEEE-754 浮点表示答案

【问题标题】：Detect IEEE-754 floating point representation at compile time在编译时检测 IEEE-754 浮点表示
【发布时间】：2020-11-19 07:11:37
【问题描述】：

我正在寻找一种方法来检测 C 编译器是否在编译时使用 IEEE-754 浮点表示，最好是在预处理器中，但常量表达式也可以。

请注意，__STDC_IEC_559__ 宏不适合此目的，因为实现可能使用正确的表示，但不完全支持附件 F。

【问题讨论】：

编译器本身很可能会“使用”底层硬件使用的任何格式。
@Someprogrammerdude 我认为他的意思是“实现”，是硬件、编译器、库等的组合。
__STDC_IEC_559__ 的一个常见问题是它“应实现浮点类型（OP 想要的 - 很容易遵守）和符合 IEC 60559 的算术（困难部分）”。 “符合 IEC 60559 的算术”是一项艰巨的测试，更不用说通过了。一些高度兼容的编译器将其保留为未定义，而不是冒险错过极端情况。

标签： c ieee-754 compile-time

【解决方案1】：

不是一个绝对 100% 的解决方案，但会让你几乎接近。

检查浮动类型double的特征是否匹配binary64：

#include <float.h>

#define BINARY64_LIKE ( \
  (FLT_RADIX == 2) \
  (DBL_MANT_DIG == 53)  \
  (DBL_DECIMAL_DIG == 17) \
  (DBL_DIG == 15) \
  (DBL_MIN_EXP == -1021) \
  (DBL_HAS_SUBNORM == 1) \
  (DBL_MIN_10_EXP == -307) \
  (DBL_MAX_EXP == +1024) \
  (DBL_MAX_10_EXP == +308))

BINARY64_LIKE 在编译时可用。但是对于没有定义它们的旧编译器需要额外的工作，例如：DBL_HAS_SUBNORM 自 C11 以来。

float 也是如此。

从 C11 开始，代码可以使用_Static_assert() 来检测一些属性。

_Static_assert(sizeof(double)*CHAR_BIT == 64, "double unexpected size");

另见Are there any commonly used floating point formats besides IEEE754?。

我上次使用的非 IEEE754 FP 格式是 5 年前的CCSI。

警告：不清楚为什么 OP 想要这个测试。如果代码正在对浮点进行一些位操作，即使定义了__STDC_IEC_559__，仍然至少存在一个漏洞：浮点和整数的字节序可能不同 - 不常见 - 但在那里。

其他潜在漏洞：支持 -0.0、NaN 符号、无穷大编码、信号 NaN、安静 NaN、NaN 有效负载：通常的嫌疑人。

【讨论】：

一个link to page with the floating point MACRO reference for C.
@Myst 感谢您的链接。除了 DBL_MAX, FLT_MIN 之类的特征之外，几乎可以使用所有特征，因为这些特征不能与预处理器数学一致地工作。
没有必要检查名称中带有DECIMAL或10的值，因为它们是其他函数，除了无穷大和NaN支持之外，它们完全表征了可表示的值。（假设，一种格式可以使用更多位并允许非规范化表示。但如果可表示的值的集合是相同的。）
@EricPostpischil 合理的简化。
“浮点和整数的字节序可能不同” - 我不知道这个问题，谢谢你提到它。有什么直接的方法可以检测到这一点吗？

【解决方案2】：

截至 2020 年 7 月，这仍将是特定于编译器的...尽管 C2x intends to change that with the __STDC_IEC_60559_BFP__ macro - 请参阅附件 F，第 F.2 节。

需要注意的是：

编译器通常不选择二进制表示。编译器通常遵循目标系统的架构（CPU/GPU 的芯片组指令设计等）。
对浮点数使用不合格的二进制表示几乎已成为过去。如果您使用的是过去 10 年的现代（甚至是中等现代）系统，那么您几乎肯定在使用符合要求的二进制表示。

【讨论】：

@KamilCuk，是的，你是对的。我通常用粗略的笔触绘画，而错过了那幅画的细节。我更新了答案，希望现在更好。
在我看来，__STDC_IEC_60559_BFP__ 仍然需要一致性算术。我是否误读了标准草案？
@vktec 宏还要求float 和double 类型使用特定的IEEE 754 二进制表示（尽管使用更新的规范文档和名称）。这是你问题的根源，对吧？
那么它和__STDC_IEC_559__有同样的问题：在内存中使用所需的representation的实现可能无法正确实现所有操作，因此可能无法定义宏跨度>