C++ std:：isinf不能与-ffast math一起使用。如何检查无穷大

示例代码：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <stdint.h>

using namespace std;

static bool my_isnan(double val) {
    union { double f; uint64_t x; } u = { val };
    return (u.x << 1) > 0x7ff0000000000000u;
}

int main() {
    cout << std::isinf(std::log(0.0)) << endl;
    cout << std::isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;
    cout << my_isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;
    cout << __isnan(std::sqrt(-1.0)) << endl;

    return 0;
}

#包括
#包括
#包括
使用名称空间std；
静态布尔值my_isnan（双val）{
并{double f；uint64_t x；}u={val}；
返回（u.x 0x7FF0000000U；
}
int main（）{
cout注意，
-ffast math
可能会使编译器忽略/违反IEEE规范，请参阅：

除了-Ofast之外，任何-O选项都不会启用此选项，因为它
可能会导致依赖于精确表达式的程序输出不正确
数学函数IEEE或ISO规则/规范的实施。
但是，它可能会为那些不需要代码的程序生成更快的代码
这些规范的保证

因此，使用
-ffast math
并不能保证在应该看到的地方看到无穷大

特别是，
-ffast math
仅启用
-ffinite math
，请参见其中的含义（从）

[…]假定参数和结果不是NAN或+-INF的浮点算术优化

这意味着，通过启用
-ffast math
，您向编译器承诺您的代码永远不会使用无穷大或NaN，这反过来允许编译器优化代码，例如，将对
isinf
或
isnan
的任何调用替换为常量
false
（并从那里进一步优化）.如果您违背了对编译器的承诺，编译器不需要创建正确的程序

因此答案很简单，如果您的代码可能有无穷大或NaN（这一点由您使用
isinf
和
isnan
这一事实强烈暗示），则无法启用
-ffast math
，否则您可能会得到错误的代码

您对my_isnan的实现（在某些系统上）是有效的，因为它直接检查浮点数的二进制表示形式。当然，处理器仍可能进行（某些）实际计算（取决于编译器进行的优化），因此实际的NaN可能会出现在内存中，您可以检查它们的二进制表示形式，但如上所述，
std:：isnan
可能已被常量
false
所取代。编译器也可能会用一些甚至不为输入
生成NaN的版本来代替，例如，
sqrt
-1
。要查看编译器进行了哪些优化，请编译到汇编程序并查看该代码

为了做出一个（不是完全无关的）类比，如果你告诉编译器你的代码是C++，你不能期望它正确编译C代码，反之亦然（有实际的例子，例如）。
启用
-ffast math
并使用
my_isnan
是一个坏主意，因为这将使一切都非常依赖于机器和编译器。您不知道编译器总体上做了哪些优化，因此可能存在与使用非有限数学相关的其他隐藏问题，但会告诉编译器其他情况

一个简单的修复方法是使用
-ffast math-fno finite math only
，这仍然会提供一些优化

也可能是您的代码如下所示：

过滤掉所有的无穷和非
对过滤后的值做一些有限数学（我指的是保证永远不会产生无穷大或N的数学，必须非常非常仔细地检查）
在这种情况下，您可以拆分代码，并使用optimize
#pragma
或
uuu属性uuu
为给定代码段选择性地打开或关闭
-ffast math
（分别为
-ffinite math only
和
-fno finite math only
）（然而，我记得与此相关的GCC版本存在一些问题）或者只需将代码拆分为单独的文件，并使用不同的标志编译它们。当然，如果可以隔离可能出现无穷大和N的部分，这也适用于更一般的设置。如果无法隔离这些部分，这强烈表明您不能对此代码使用
-ffinite math only

最后，重要的是要理解，
-ffast math
不是一种无害的优化，它只会使程序更快。它不仅影响代码的性能，而且影响代码的正确性（如果我还记得right的主页上有一系列恐怖故事的话，这是所有关于浮点数的问题中最重要的一个。简言之，你可能会得到更快的代码，但也会得到错误或意外的结果（见下面的示例）。因此，只有当您真正了解自己在做什么，并且您已经完全确定这两种情况时，才应该使用此类优化

优化不会影响特定代码的正确性，或者
优化引入的错误对代码来说并不重要
根据是否使用此优化，程序代码的行为实际上可能完全不同。特别是当启用优化（如
-ffast math
）时，它的行为可能会错误（或至少与您的预期相反）。以以下程序为例：

#include <iostream>
#include <limits>

int main() {
  double d = 1.0;
  double max = std::numeric_limits<double>::max();
  d /= max;
  d *= max;
  std::cout << d << std::endl;
  return 0;
}

#包括
#包括
int main（）{
双d=1.0；
double max=std:：numeric_limits:：max（）；
d/=最大值；
d*=最大值；
std：：我想这可能取决于编译器，也可能取决于您使用的操作系统。在OSX上使用
clang
5.1，您的示例代码将打印
1
@SylvainDefresne:是的，但问题主要是：如何以始终有效的方式进行检查？打印
std：：log（0.0）可能会有所帮助
查看
std:：log
或
std:：isinf
是否计算了错误的结果。我对我的问题进行了一点扩展。为什么
my_isnan
有效，而
std:：isnan
无效？那么，接下来的问题是：
-ffast math
的计算结果是什么