Visual C++ 2012 (x86) 中可能的编译器错误？

Question

我目前在使用 VC++ 11 (CTP Update 1) 为 x86 目标编译时遇到随机浮点错误。请参阅下面的简短示例“test.cpp”，并使用以下命令进行编译：

cl /GL /O2 /EHsc test.cpp /link /MACHINE:X86

输出应该是10 == 10，但是当启用/GL（全程序优化）时，它会产生10 == 0。问题似乎是 get_scaling_factor() 将结果推送到浮点堆栈上，但调用函数期望它在 SSE 寄存器 XMM0 中。

问题：我是否遗漏了一些明显的东西，或者这真的是一个错误？当然，测试程序没有意义，因为它是一个精简的测试用例。

test.cpp:

#include <iostream>

template <typename T>
inline T get_scaling_factor(int units)
{
    switch (units)
    {
    case 0: return 1;  
    case 1: return 10;  
    case 2: return 100;  
    case 3: return 1000;  
    case 4: return 10000;  
    case 5: return 100000;  
    case 6: return 1000000;  
    case 7: return 10000000;  
    case 8: return 100000000;  
    case 9: return 1000000000; 
    default: return 1;
    }
}

template <int targetUnits, typename T>
inline T scale(T value, int sourceUnits)
{
    return value   * get_scaling_factor<T>(sourceUnits) 
                   / get_scaling_factor<T>(targetUnits);
}

__declspec(noinline)
double scale(double value, int units) 
{
    return scale<9>(value, units);
}

int main()
{
    std::cout << "10 = " << scale(1e9, 1) << std::endl;
}

---

更新

问题confirmed by Microsoft。它甚至会影响这样的直接代码：

#include <stdio.h>
double test(int a)
{
    switch (a)
    {
    case 0: return 1.0;
    case 1: return 10.0;
    case 2: return 100.0;
    case 3: return 1000.0;
    case 4: return 10000.0;
    case 5: return 100000.0;
    case 6: return 1000000.0;
    case 7: return 10000000.0;
    case 8: return 100000000.0;
    case 9: return 1000000000.0;
    default: return 1.0;
    }
}

void main()
{
    int nine = 9;
    double x = test(nine);
    x /= test(7);
    int val = (int)x;
    if (val == 100)
        printf("pass");
    else 
        printf("fail, val is %d", val);
}

Answer 1

是的，这绝对是一个代码优化器错误，我可以毫无问题地重现它。优化器错误通常与内联相关，但此处并非如此。这个错误是由 VS2012 中支持新的自动矢量化功能的大量代码生成更改引入的。

简而言之，get_scaling_factor() 函数在 FPU 堆栈上返回结果。代码生成器正确地发出指令以从堆栈中检索它并将其存储在 XMM 寄存器中。但是优化器不恰当地完全删除了该代码，就好像它假设函数结果已经存储在 XMM0 中一样。

解决方法很难找到，将模板函数专门用于 double 无效。使用#pragma optimize 禁用优化：

#pragma optimize("", off)
__declspec(noinline)
double scale(double value, int units) 
{
    return scale<9>(value, units);
}
#pragma optimize("", on)

您的复制代码非常好，Microsoft 可以轻松地修复此错误。您可以在 connect.microsoft.com 提交反馈报告，只需链接到此问题即可。或者，如果您赶时间，那么您可以联系 Microsoft 支持，尽管我想他们会为您提供相同的解决方法，让您最后使用 Service Pack。

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更新：已在 VS2013 中修复。

Answer 2

/GL 在设计上忽略了默认调用约定。使用 LTCG，编译器/链接器知道整个调用图，因此它可以匹配调用者和被调用者。在这种情况下使用 SSE 寄存器并不奇怪。

不过，我不完全确定“get_scaling_factor() 将结果推送到浮点堆栈”是什么意思。您的意思是编译器无法内联它吗？我希望编译器这样做，因为调用图只有一个调用者。 （我们知道 `get_scaling_factor(targetUnits) 是内联的，否则会导致除以零）

如果编译器确实无法内联get_scaling_factor()，那么您实际上发现了两个错误：一个内联失败，一个自定义调用约定失败。