SIGFPE 恶作剧

Question

我重复相同的计算两次，但在一次我得到一个浮点异常，而在另一次我没有。

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <fenv.h>

using namespace std;

int main(void)
{
  feenableexcept(-1);

  double x,y,z;

  x = 1.0;

  y = (1.0/(24.3*24.0*3600.0))*x;
  cout << "y = " << y << endl;

  z = x/(24.3*24.0*3600.0);
  cout << "z = " << z << endl;

  return 0;
}

我在 g++ 和 clang++ 上都对其进行了测试，并在两者中都得到了以下输出

y = 4.76299e-07
Floating point exception

发生了什么事？

Answer 1

这是 FE_INEXACT 异常。
这意味着 x 乘以在编译时计算的常量 1/(24.3*24.0*3600.0) 不能转换为 double 而不会损失精度。

第一个操作不会引发此异常，因为 x 是 1.0，它具有精确表示，并且该常量在编译时已经转换为某些（不精确）双精度表示。

由于浮点异常处理没有标准化，这在其他编译器/平台上可能不会被注意到。

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <fenv.h>

using namespace std;

int main(void)
{
  feenableexcept(FE_INEXACT); // comment this line out and the exception is gone

  double x,y,z;

  x = 1.0;

  y = (1.0/(24.3*24.0*3600.0))*x;
  cout << "y = " << y << endl;
  z = x/(24.3*24.0*3600.0);      // <-- FE_INEXACT exception
  cout << "z = " << z << endl;

  return 0;
}

默认情况下显然禁用此异常，否则您几乎无法进行任何浮点计算。

Answer 2

问题出在

feenableexcept(-1);

这组FPE exceptions 适用于所有可能的情况，包括不精确的结果（这在浮点运算中很常见）。你真的不应该在这里使用数字，而是使用提供的宏来设置你想要的位。

替换为

feenableexcept(FE_INVALID   | 
               FE_DIVBYZERO | 
               FE_OVERFLOW  | 
               FE_UNDERFLOW);

为我解决了这个问题。

什么时候

feenableexcept(FE_INVALID   | 
               FE_DIVBYZERO | 
               FE_OVERFLOW  | 
               FE_UNDERFLOW |
               FE_INEXACT);

给出，SIGFPE 将返回。这表明 FE_INEXACT 是问题的根本原因。

第一次计算没有给出 SIGFPE 的原因是在编译时已经完成了除法（结果不准确）。在运行时只执行乘法，这不会引入额外的不精确性。