使用 gcc 的 -fno-math-errno 可能有哪些副作用？

Question

在编译我的代码时，我通过使用此选项获得了巨大的加速。从手册页上说这个选项：

在调用执行的数学函数后不要设置“errno” 使用单个指令，例如“sqrt”

我不清楚 'errno' 是什么，以及它如何在其他地方使用（这与程序的退出代码相同吗？）此外，手册页说：

依赖 IEEE 异常来处理数学错误的程序可能 希望在保持 IEEE 算法的同时使用此标志来提高速度 兼容性。

我不清楚这意味着什么，是 c++ 的 IEEE 异常标准还是 c++ 的通用库（例如 Eigen、Boost 等）

基本上，我正在尝试确定这是否是在我的代码中使用的“安全”选项，或者我应该从它的使用中注意哪些副作用。 previous answer 说这可能会影响“线程局部变量”，但我不知道这意味着什么。

编辑：我的代码是一个简单的一次性程序代码，用于处理科学问题。它不会成为需要复杂错误处理的深度嵌入式系统的一部分。但是，代码不能以微妙、无声的方式失败。

Answer 1

C 引入了单个 errno 或“错误号”的概念，可用于确定某些标准函数（包括数学函数）无法履行其职责的确切原因。 POSIX 扩展了errno，C++11 也采用了其中的一些扩展。

当这些功能之一失败时，the global integer errno is set to a value that tells you why。显然，这会导致性能损失。

GCC 表示此标志禁用某些数学函数的这种行为，以牺牲诊断实用程序和标准合规性为代价来加速您的程序。

如果您在任何受影响的功能失败时已经没有观察errno，并且您可能不是因为您从未听说过它，那么您不会失去任何功能。如果您正在编写一个真正时间受限的程序，或者当失败的特定原因并未决定您的代码接下来要做什么时，可能会出现这种情况。 （但我建议更广泛地研究错误检查，以确保您的代码具有应有的稳健性。）

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但是，如果您有错误，您可能会意外观察到副作用。想象一下，如果您正在执行以下操作：

std::some_maths_function(42);
if (errno == ERANGE)
   exit(-1);

哎呀！即使some_maths_function(42) 成功，我们也会检查errno。假设上面这段代码是对std::some_other_maths_function(999) 的调用，它通常会失败并导致errno 被设置为EDOM。这掩盖了上面代码中的错误。

现在打开编译器标志。如果some_other_maths_function 是不再设置errno 的函数之一，那么您的错误将被揭露，您可能需要一些时间才能意识到您应该编写类似以下的内容：

if (std::some_maths_function(42) == -1)
{
   if (errno == RANGE)
      exit(-1);
}

当然，你有一个错误几乎不是 GCC 的错，但这确实显示了在启用这个“优化”标志后你的程序的行为会如何不同。确实，the documentation 说：

任何 -O 选项都不会打开此选项，因为它可能导致依赖于数学函数的 IEEE 或 ISO 规则/规范的精确实现的程序的错误输出。但是，对于不需要这些规范保证的程序，它可能会产生更快的代码。

换句话说，这个标志会让你离开书本。但这可能是值得的。

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变量errno 必须是线程本地的（也就是说，程序中的每个线程实际上都有一个变量），否则它在多线程程序中将毫无用处。您可以研究术语“线程本地”以获取有关此主题的更多信息。

Answer 2

请注意，当使用 -fno-math-errno 时，GCC 也可能会禁用非数学函数的 errno，例如 malloc。 [0]

[0]-fno-math-errno causes GCC to consider that malloc does not set errno