`uint64_t`有什么难点？（从`float`进行转换的汇编）

Question

我面临这样的情况：需要计算类似于size_t s=(size_t)floorf(f);这样的东西。也就是说，参数是浮点数，但它有一个整数值（假设floorf(f)足够小以被准确表示）。在优化过程中，我发现了一些有趣的东西。

这里是从float到整数的一些转换（使用GCC 5.2.0 -O3进行测试）。为了清晰起见，给出的转换是测试函数的返回值。

下面是int32_t x=(int32_t)f：

    cvttss2si   eax, xmm0
    ret

这里是uint32_t x=(uint32_t)f：

    cvttss2si   rax, xmm0
    ret

这里是 int64_t x=(int64_t)f：

    cvttss2si   rax, xmm0
    ret

最后，这里有uint64_t x=(uint64_t)f;：

    ucomiss xmm0, DWORD PTR .LC2[rip]
    jnb .L4
    cvttss2si   rax, xmm0
    ret
.L4:
    subss   xmm0, DWORD PTR .LC2[rip]
    movabs  rdx, -9223372036854775808
    cvttss2si   rax, xmm0
    xor rax, rdx
    ret

.LC2:
    .long   1593835520

这最后一个比其他的要复杂得多。此外，Clang和MSVC的行为类似。为了方便起见，我已将其翻译成伪代码：

float lc2 = (float)(/* 2^63 - 1 */);
if (f<lc2) {
    return (uint64_t)f;
} else {
    f -= lc2;
    uint64_t temp = (uint64_t)f;
    temp ^= /* 2^63 */; //Toggle highest bit
    return temp;
}

这似乎是在尝试正确计算第一个溢出模64。这似乎有点荒谬，因为cvttss2si的文档告诉我，如果发生溢出（在2^32而不是2 ^ 64处），"返回无限整数值（80000000H）"。

我的问题：

1. 这实际上是在做什么，以及为什么要这样做？
2. 为什么其他整数类型没有类似的处理方式？
3. 如何更改转换以产生类似的代码（仅输出3和4行）（再次假设该值完全可表示）？

- imallett

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这篇博客文章，特别是这个评论与你的问题有关：http://blog.frama-c.com/index.php?post/2013/10/09/Overflow-float-integer#c379 - Pascal Cuoq

Answer 1

由于cvttss2si进行有符号转换，因此它将认为区间[2^63,2^64)中的数字超出范围，而实际上这些数字对于无符号来说是在范围内的。因此，会检测到这种情况并将其映射到浮点数的低半部分，并在转换后应用校正。

至于其他情况，请注意uint32_t转换仍使用一个64位目标，这将适用于uint32_t的全部范围，而使用结果的低32位隐含地进行截断，根据调用约定。

关于避免额外代码方面，这取决于您的输入是否可能落入上述提到的范围内。如果可能，则没有任何方法可以避免。否则，首先进行双重转换，即(uint64_t)(int64_t)f，然后再转换为无符号。

- Jester