在 Common Lisp 中避免浮点到指针强制

Question

我使用 SBCL（64 位 v1.4.0）进行数值计算。 启用优化后，出现如下编译提示：

note: doing float to pointer coercion (cost 13) to "<return value>"

我使用的代码如下：

(defun add (a b)
  (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
  (declare (double-float a b))
  (the double-float (+ a b)))

我也尝试过ftype 并得到了相同的注释。

另一方面，以下代码不显示注释：

(defun add-fixnum (a b)
  (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
  (declare (fixnum a b))
  (the fixnum (+ a b)))

我认为 double-float 和 fixnum 都是 64 位宽。 为什么 SBCL 不能通过像 C 语言这样的寄存器返回双浮点值？有没有什么办法可以避免浮点到指针强制而无需内联扩展？

Answer 1

问题在于 Lisp 数据是动态类型的，函数的返回值必须包含类型信息。在大多数实现中，类型标记存储在值的低位中。

这允许对 fixnums 进行特殊优化。它们的类型标签全为零，值是按类型标签中的位数左移的整数。当您添加这些值时，结果中的标记位仍然为零，因此您可以使用正常的 CPU 操作对这些值执行算术运算。

但这不适用于浮点值。执行 CPU 操作后，必须将类型标签添加到值中。这就是“浮点到指针强制”的含义（在许多语言中更常见的词是“装箱”）。

声明返回类型并不能避免这种情况，因为调用者不一定有权访问声明——Lisp 允许您在单独的编译单元中编译调用者，而不是它们调用的函数。

如果你声明了函数INLINE，那么就不需要这样做了，因为调用者知道它返回的类型，硬件值可以直接返回给他们而不需要添加标签。

更详细的解释可以在这个古老的comp.lang.lisp thread中找到。它指的是 CMUCL，它是 SBCL 的来源（注意警告的措辞完全相同）。