x86-64 上的 long double 是什么？

Question

有人告诉我：

在 x86-64 下，FP 算法是用 SSE 完成的，因此 long double 是 64 位。

但是在 x86-64 ABI 中它说：

C型	大小	结盟	AMD64 架构
长双	16	16	80 位扩展 (IEEE-754)

参见： amd64-abi.pdf

gcc 说sizeof(long double)是 16 并给出FLT_DBL = 1.79769e+308和FLT_LDBL = 1.18973e+4932

所以我很困惑， long double 64 位的long double是多少？ 我认为这是一个 80 位的表示。

Answer 1

在 x86-64 下，FP 算法是用 SSE 完成的，因此 long double 是 64 位。

这是 x86-64 下通常会发生的情况（保证 SSE 指令的存在），但程序仍然可以自由使用 x87，当您使用long double时，编译器可以求助于它。

您可以通过在 Linux 上使用g++编译这样的程序来确认这一点：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main()
{
    std::srand(std::time(NULL));
    float f1=rand(), f2=rand();
    double d1=rand(), d2=rand();
    long double l1=rand(), l2=rand();

    std::cout<<f1*f2<<" "<<d1*d2<<" "<<l1*l2<<std::endl;
    return 0;
}

在汇编输出中，我发现mulsd xmm1, xmm0表示double积， mulss xmm0, xmm2表示float积（两个 SSE 指令），但fmulp st(1), st （x87 指令）表示long double积。

因此，可以确认的是，编译器会尽可能使用 SSE，但仍允许通过旧的 x87 指令集进行 80 位精度计算。

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请注意，这是编译器特定的-一些编译器（例如VC ++）总是被忽略80位精度的类型，只是处理long double作为一个代名词double 。

另一方面，由于 x86-64 System V ABI（在 Linux 上采用）要求long double为 80 位，编译器使用该类型的所有可用精度执行计算的唯一方法是使用 x87 指令。

Answer 2

AMD ABI 实际上不能强制 C long double类型是什么，因为它没有权限/权限这样做。 每个 C 实现都可以根据 C 标准（如果 C 实现符合标准）制定自己的类型规范，并且每个 C 实现可以选择是否符合 AMD ABI。

这意味着您不能简单地问“x86-64 上的long double是什么？” 您必须询问特定 C 实现中的long double是什么。 这意味着指定用于编译的特定 C 编译器、版本和开关。 （编译器可能有一个开关，其中一个设置使long double成为 64 位二进制 IEEE 754 浮点对象，另一个设置使long double成为 80 位 Intel 浮点对象。从技术上讲，编译器的每个不同组合，版本，而开关是一个独特的 C 实现。）

将long double实现为 64 位二进制 IEEE-754 浮点对象的编译器只是将它们作为 AMD ABI 调用的double传递； 它永远不会将它们作为 ABI 所称的long double传递。 这样做时，编译器的这一方面将仅与其他类似处理long double软件兼容。

Answer 3

SSE 计算为双精度，中间表示为 64 位。

正如您所指出的那样，这不是long double 。 64 位值只是在计算后写入 long double。