来自相同 "if" 控件的不同结果

Question

当我意识到程序没有按预期运行时，我正在检查一些变量。我知道问题是由于“if”块引起的。我正在使用 .Net Framework 4.7.2

这是一个实际的例子：

Private Sub Form1_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load

    Dim a As Single = 20
    Dim b As Single = 0.01

    Console.WriteLine("First test")
    If a / b > 2000 Then 'Same behavior with (a/b)>2000
        Console.WriteLine(String.Format("{0} > 2000", a / b))
    Else
        Console.WriteLine(String.Format("{0} <= 2000", a / b))
    End If

    Console.WriteLine("Second test")
    Dim c As Single = a / b
    If c > 2000 Then
        Console.WriteLine(String.Format("{0} > 2000", c))
    Else
        Console.WriteLine(String.Format("{0} <= 2000", c))
    End If

End Sub

这是输出：

First test
2000 > 2000
Second test
2000 <= 2000

如果我写

也会得到正确的结果

If CSng(a / b) > 2000 Then ...

为什么我需要这个铸件？为什么我会得到两个不同的结果？

Answer 1

即使在源代码级别，一切都是 Single（至少，一旦您将常量设为 2000.0F 而不是 2000），我很确定问题出在这是在 FPU 内部以双精度完成的。代码序列几乎相同，但区别很关键：

If a / b > 2000.0F Then

fld     dword ptr [a]
fdiv    dword ptr [b]
fld     dword ptr ds:[const 2000]
fcomip  st, st(1)

（为了可读性换出实际地址；本地地址从堆栈中取出，文字从数据段中取出。）

比较：

c = a / b
If c > 2000.0F Then

fld     dword ptr [a]
fdiv    dword ptr [b]
fstp    dword ptr [c]
fld     dword ptr [c]
fld     dword ptr ds:[const 2000]
fcomip  st, st(1)

注意那里的内存往返。 x87 浮点数的一个有趣特性是（可能取决于您设置的舍入模式）它只会在存储值时舍入到定义的精度。在那之前，它将在内部以完全精确的方式工作。我认为这就是这里发生的事情：第一个序列没有中间存储，因此它以扩展精度发生，而第二个序列在 c 写入内存时强制舍入。

它变得更加有趣...这是在调试版本中，它保持第二步的确切代码序列完整无缺，以便与原始源代码完全对应以帮助调试。我认为经过优化的发布版本很有可能以第一个序列结束，并且你会得到相同的结果。

附录：我证实了我的假设，在发布版本中，我两次得到 2000 > 2000。

第二个补遗：我第一次错过了关于CSng的部分。这更有趣：在发布版本中，CSng 版本是唯一以“2000 <= 2000”结尾的版本。

在调试版本中，从反汇编中可以清楚地看出行为：CSng 调用导致中间 fstp 指令，因此它与对 c 的赋值相同（堆栈位置与变量名没有关联）。

在发布版本中更有趣。在第一个和第三个测试中，compiler/JITter 非常聪明，在编译时进行比较（它实际上并没有将比较调用写入输出，它只写入它知道将采用的分支） .然而，第二个测试结果与调试版本相同，显然是由于 CSng 调用。

Bruce Dawson 详细介绍了浮点数。我强烈建议阅读他关于 x87 浮点计算中的内部精度的文章，链接在这里：https://randomascii.wordpress.com/2012/03/21/intermediate-floating-point-precision/

以上都是 32 位程序的故事，通常更喜欢编译为 x87 浮点数。在 64 位中，一切都通过 SSE/SSE2，它的行为符合 IEEE 浮点数，并且您得到的结果与您可能期望的结果完全相同。前两个的反汇编指令序列如下所示：

vmovss   xmm0, dword ptr [a]
vdivss   xmm0, xmm0, dword ptr [b]
vucomiss xmm0, dword ptr [const 2000]

对于第三个，它只是在指令序列中添加了一个 vmovss dword ptr [c], xmm0 但它在其他方面是相同的（特别是，与 x87 序列不同，它不执行 store/load 对，它仅存储并继续使用注册值）。

来自相同 "if" 控件的不同结果

Different results from the same "if" control

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