C++ 在同时使用+；接受0.0或-0.0

到目前为止，我有以下几点：

bool IsZero(const double x) {
  return fabs(x) == +0.0;
}

这是比较精确0的最快正确方法，而

+0.0

和

-0.0

都被接受吗

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如果CPU特定，请考虑X8664。如果编译器特定，让我们考虑MSVC+++ 2017工具集V141../P>< P>简单明了的单词，如果你想完全接受+0和-0，你只需使用：

x==0.0

或

从cmath库中，您可以使用：

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int fpclassify（双参数），它将以简单明了的文字返回-0.0或+0.0的“零”，如果您想准确地接受+0.0和-0.0，您只需使用：

x==0.0

或

从cmath库中，您可以使用：

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int fpclassify（double arg），对于-0.0或+0.0将返回“零”

如果打开代码的汇编器，您可以找到不同版本的代码使用的是哪种汇编器指令。有了汇编程序，你可以估计哪一个更好

在GCC编译器中，您可以通过以下方式保留中间文件（包括汇编程序版本）：

gcc-保存temps main.cpp

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如果您打开代码的汇编器，您可以找到不同版本的代码所使用的汇编器指令。有了汇编程序，你可以估计哪一个更好

在GCC编译器中，您可以通过以下方式保留中间文件（包括汇编程序版本）：

gcc-保存temps main.cpp

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既然你说你想要最快的代码，我将在这个答案中做一些重要的简化假设。根据问题，这些都是合法的。特别是，我假设x86和IEEE-754表示浮点值。在适用的情况下，我还将提到MSVC特有的怪癖，尽管一般性讨论将适用于任何针对这种体系结构的编译器

测试浮点值是否等于零的方法是测试其所有位。如果所有位均为0，则该值为零。实际上，这个值是+0.0。符号位可以是0或1，因为表示法允许正0.0和负0.0，正如您在问题中提到的那样。但这种差异实际上并不存在（实际上不存在+0.0和+0.0之类的东西）−0.0），所以您真正需要的是测试除符号位之外的所有位

这可以通过一些小动作快速有效地完成。在像x86这样的小端体系结构上，符号位是前导位，因此只需将其移出，然后测试其余的位

阿格纳·福格（Agner Fog）在他的小说中描述了这个把戏。具体来说，示例17.4b（当前版本第156页）

对于32位宽的单精度浮点值（即，

float

）：

mov   eax, DWORD PTR [floatingPointValue]
add   eax, eax        ; shift out the sign bit to ignore -0.0
sete  al              ; set AL if the remaining bits were 0

将其转换为C代码，您可以执行以下操作：

const uint32_t bits = *(reinterpret_cast<uint32_t*>(&value));
return ((bits + bits) == 0);

丑陋的，潜在的缓慢。有一些无分支的方法可以做到这一点，但MSVC不会使用它们

上述“优化”实现的一个明显缺点是，它需要从内存加载浮点值才能访问其位。没有x87指令可以直接访问位，也没有办法不经过内存直接从x87寄存器进入GP寄存器。由于内存访问速度慢，这会导致性能下降，但在我的测试中，它仍然比预测失误的分支快

如果您在32位x86上使用任何标准调用约定（

\uuu cdecl

，

\uu stdcall

，等等），那么所有浮点值都会在x87寄存器中传递和返回，因此从x87寄存器移到GP寄存器与从x87寄存器移到SSE寄存器没有区别

如果您以x86-64为目标，或者在x86-32上使用

\uuu vectorcall

，情况会有所不同。然后，实际上在SSE寄存器中存储并传递浮点值，因此可以利用无分支SSE指令。至少在理论上是这样。MSVC不会，除非你握住它的手。它通常会执行与上面所示相同的分支比较，只是没有额外的内存负载：

  ;; MSVC output for a __vectorcall function, targeting x86-32 with /arch:SSE2
  ;; and/or for x86-64 (which always uses a vector calling convention and SSE2)
  ;; The floating point value being compared is passed directly in XMM0
  ucomiss   xmm0, DWORD PTR [constantZero]
  lahf
  test      ah, 44h
  jp       IsNonZero
  mov      al, 1
  ret
IsNonZero:
  xor      al, al
  ret

我已经演示了一个非常简单的

booliszero（float val）

函数的编译器输出，但是在我的观察中，MSVC总是为这种类型的比较发出

UCOMISS

+

JP

序列，不管比较是如何合并到输入代码中的。同样，如果输入的零度是可预测的，那么这很好，但是如果分支预测失败，那么情况相对糟糕

如果希望确保获得无分支代码，避免分支预测失误暂停的可能性，那么需要使用intrinsic进行比较。这些内部函数将迫使MSVC发出更接近您预期的代码：

return (_mm_ucomieq_ss(_mm_set_ss(floatingPointValue), _mm_setzero_ps()) != 0);

不幸的是，输出仍然不完美。您在使用内部函数时会遇到一些普遍的优化缺陷，即在各种SSE寄存器之间对输入值进行冗余洗牌，但这（A）是不可避免的，（B）不是可测量的性能问题

这里我要指出的是，其他编译器，如Clang和GCC，不需要手动。您只需执行

value==0.0

。它们发出的代码的确切顺序因您的优化设置而异，但您将看到

COMISS

+

SETE

，

UCOMISS

+

SETNP

+

CMOVNE

或

CMPEQS

+

MOVD

+

NEG

（后者由ICC独家使用）。您试图用内部函数握住他们的手几乎肯定会导致效率较低的输出，因此可能需要

#ifdef

”将其限制在MSVC中

这是单精度值，宽度为32位。两倍长的双精度值呢？您可能认为这些将有63位需要测试（因为符号位仍然是ign）

  ;; MSVC output for a __vectorcall function, targeting x86-32 with /arch:SSE2
  ;; and/or for x86-64 (which always uses a vector calling convention and SSE2)
  ;; The floating point value being compared is passed directly in XMM0
  ucomiss   xmm0, DWORD PTR [constantZero]
  lahf
  test      ah, 44h
  jp       IsNonZero
  mov      al, 1
  ret
IsNonZero:
  xor      al, al
  ret

return (_mm_ucomieq_ss(_mm_set_ss(floatingPointValue), _mm_setzero_ps()) != 0);

mov    eax, DWORD PTR [floatingPointValue+4]  ; load upper bits only
add    eax, eax        ; shift out sign bit to ignore -0.0
sete   al              ; set AL if the remaining bits were 0

const uint64_t bits      = *(reinterpret_cast<uint64_t*>(&value);
const uint32_t upperBits = (bits & 0xFFFFFFFF00000000) >> 32;
return ((upperBits + upperBits) == 0);

return (_mm_ucomieq_sd(_mm_set_sd(floatingPointValue), _mm_setzero_pd()) != 0);