为什么 VS 2015 编译器不能优化浮点数的 abs() 实现中的分支？答案

【问题标题】：Why can't the VS 2015 compiler optimise a branch in an abs() implementation on float numbers?为什么 VS 2015 编译器不能优化浮点数的 abs() 实现中的分支？
【发布时间】：2016-08-29 22:35:58
【问题描述】：

__declspec(dllexport)
float foo(float x) {
    return (x < 0) ? x * -1 : x;
}

这是一个非常简单的计算abs(x) 的实现，其中x 是float。我在发布模式下编译了它并启用了我能找到的所有优化。生成的asm 是：

; 4    :    return (x < 0) ? x * -1 : x;

    movss   xmm1, DWORD PTR _x$[ebp]
    xorps   xmm0, xmm0
    comiss  xmm0, xmm1
    jbe SHORT $LN3@foo
    xorps   xmm1, DWORD PTR __xmm@80000000800000008000000080000000
$LN3@foo:
    movss   DWORD PTR tv66[ebp], xmm1
    fld DWORD PTR tv66[ebp]

如您所见，它仍然包含分支和条件跳转。然而，float 是由 IEEE754 定义的，因此我可以更改实现以简单地将符号位设置为 0：

__declspec(dllexport)
float foo(float x) {
    void* bar = &x;
    __int32 y = ((*(__int32*)bar) & ~(1 << 31));
    return  *(float*)&y;
}

不跳转且需要较少命令：

; 3    :        void* bar = &x;
; 4    :        __int32 y = ((*(__int32*)bar) & ~(1 << 31));

    mov eax, DWORD PTR _x$[ebp]
    and eax, 2147483647             ; 7fffffffH
    mov DWORD PTR _y$[ebp], eax

; 5    :        return  *(float*)&y;

    fld DWORD PTR _y$[ebp]

我本以为甚至存在用于此操作的特定命令，但也许这仅适用于非常特殊的架构？

那么编译器无法捕捉到这种优化的原因是什么？还是我这样做有误？

【问题讨论】：

您是否使用明显的极端情况对其进行了测试？ NaN, INF, -INF, denorms, max, min, epsilon?证明并测试它。
@Yakk 你对 epsilon 是什么意思？我只知道机器精度，我不确定这会如何干扰我将符号位设置为 0。
考虑改用copysign 函数。
@firefoz 我只是列出了一堆有些特殊的浮点值。有很多，有些很古怪。测试它们和检查它们的 ieee 强制位模式似乎是这里的第一步。我不是浮点专家。

标签： c++ assembly optimization

【解决方案1】：

因为这会产生负零的错误结果！

负零不小于零，所以它的符号保持负数，使得条件分支的消除无效。

考虑使用类似的东西

copysign(x, 0.0);

改为。

【讨论】：

呸，我从我的古怪花车列表中错过了-0。坏牦牛没有饼干。