對於 c++ 中的浮點數，a = -a 和 *= -1 之間有區別嗎？

Question

對於帶符號的 int 和 float 和 double 等類型？ 因為，如果我沒記錯的話（一個非常大的 if），這只是一個翻轉的問題，我想是否有一個明確的操作可以讓代碼運行得更快？

編輯：好的，僅針對浮點類型， int 部分是我忘記使用我的大腦，抱歉）

Answer 1

-a和a * -1是不同的操作。 ¹ C++ 標准中的任何內容都沒有明確要求實現為它們產生不同的結果，因此編譯器可能會將它們視為相同。 C++ 標准中的任何內容都不需要實現來對它們進行相同的處理，因此編譯器可能會對它們進行不同的處理。

C++ 標准在指定浮點運算方面非常松懈。 C++ 實現可以將一元-視為數學運算，因此-a相當於0-a 。 另一方面，C++ 實現可以考慮一元-是 IEEE-754否定( x ) 操作，根據 IEEE 754-2008 5.5.1：

... negate ( x ) 將浮點操作數x以相同格式復制到目標，反轉符號位。 否定( x ) 與減法(0, x ) 不同...

差異包括：

• 求反是位級運算； 它翻轉符號位，即使操作數是信號 NaN 也不會發出異常信號¹ ，並且可能傳播非規范編碼（與十進制格式相關）。
• 減法和乘法是數學運算； 它們將發出^{2 個}異常情況的信號，並且不會傳播非規范結果。

因此，您可能會發現編譯器會為a = -a;生成 XOR 指令。 這只是翻轉符號位，但生成a *= -1; . 它應該為a *= -1; 僅當實現不支持浮點標志、陷阱、信號 NaN 或任何其他使否定和減法/乘法可區分的東西時。

Godbolt 顯示帶有默認選項的 x86-64 Clang 11.0.0使用xor表示-a和mulss表示a * -1 。 但是x86-64 GCC 10.2對兩者都使用xorps 。

腳注

¹我在這里隔離了-和*操作； 作業部分不感興趣。

² “信號”在此處使用 IEEE-754 意義，表示已發生異常情況的指示。 這可能導致引發標志，並可能導致影響程序控制的陷阱。 它與 C++ 信號不同，盡管陷阱可能會導致 C++ 信號。