参数顺序到std：：min更改浮点的编译器输出

Question

我在编译器资源管理器中摆弄了一下，发现传递给std：：min的参数的顺序改变了发出的程序集。

下面是Godbolt编译器资源管理器的示例

double std_min_xy(double x, double y) {
    return std::min(x, y);
}

double std_min_yx(double x, double y) {
    return std::min(y, x);
}

对其进行编译（例如，在clang 9.0.0上使用-O3)，以便：

std_min_xy(double, double):                       # @std_min_xy(double, double)
        minsd   xmm1, xmm0
        movapd  xmm0, xmm1
        ret
std_min_yx(double, double):                       # @std_min_yx(double, double)
        minsd   xmm0, xmm1
        ret

我的问题是：为什么编译器不切换参数本身的顺序，这样movapd就不是必需的了？它肯定知道minsd的参数顺序不会改变答案？是不是有什么副作用我不明白？

Answer 1

minsd a,b对于某些特殊的FP值是不可交换的，std::min也是不可交换的，除非您使用-ffast-math。

MINSD a,b完全实现了(a 包括严格的IEEE-754语义中暗示有符号零和NaN的所有内容。（即，它将源操作数 b保留在无序的 1或相等）。正如Artyer所指出的， -0.0和 +0.0比较相等（即 -0.<0.是假的），但它们是不同的。

std::min是根据(a 比较表达式（cppreference）定义的，使用 (a std::fmin 不同， std::fmin保证从任一操作数进行NaN传播。( fmin最初来自C数学库，而不是C++模板。）

看看在x86上给出无分支FP最小值和最大值的指令是什么？有关minss/minsd/maxss/maxsd（以及相应的内部规则，除了某些GCC版本外，它们遵循相同的非交换规则）的更多详细信息

脚注1：记住nan 对于任何 b和任何比较谓词都是false。例如， nan==b是false， nan>b也是false。即使 nan==nan也是false。当一对中的一个或多个是NaN时，它们是“无序”WRT。彼此。

使用-ffast-math（告诉编译器不假设NAN，以及其他假设和近似值），编译器将两个函数都优化为一个minsd。https://godbolt.org/z/a7ok91

对于GCC，请参见https://GCC.gnu.org/wiki/floatingpointmath
clang支持类似的选项，包括-ffast-math作为一个总括选项。

这些选项中的一些几乎每个人都应该启用，但奇怪的遗留代码库除外，例如-fno-math-errno。（有关推荐的数学优化的更多信息，请参阅本问答）。而且gcc-Fno-traping-math是一个好主意，因为尽管默认为打开状态，但它仍然不能完全工作（某些优化仍然可以更改取消屏蔽异常时将引发的FP异常的数量，包括有时甚至从1变为0或0变为非零，IIRC)。gcc-ftrapping-math还会阻止一些即使是WRT也是100%安全的优化。异常语义，所以它很糟糕。在不使用fenv.h的代码中，您永远不会知道其中的区别。

但是，将std::min视为可交换的，只能通过不假设NAN的选项或类似的东西来实现，因此对于那些关心NAN发生了什么的代码来说，绝对不能被称为“安全的”。例如，-ffinite-math-only不假设nan（也不假设无穷大）

clang-funsafe-math-optimizations-ffinite-math-only将执行您所要的优化。（unsafe-math-optimizations意味着一系列更具体的选项，包括不关心带符号的零语义）。