一份C++程序在两个IDE中返回不同结果

Question

我在CodeBlocks中编写了以下的程序，结果为9183。然后我在Eclipse中编写同样的程序运行后返回9220。两个程序都使用了MinGW。正确结果应该是9183。这个代码有什么问题吗？ 谢谢。

#include <iostream>
#include <set>
#include <cmath>

int main()
{
   using namespace std;
   set<double> set_1;
   for(int a = 2; a <= 100; a++)
   {
       for(int b = 2; b <= 100; b++)
       {
           set_1.insert(pow(double(a), b));
       }
   }
    cout << set_1.size();

return 0;
}

- Sam

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我猜测：你遇到了浮点精度错误。 - Chad

我不同意对这个问题的踩票。然而，这里相关的观点（也是我猜测的踩票原因）是你没有发布IDE编译使用的命令行参数。那些可能会有所不同。IDE本身只是不同工具的载体，它们大多是无关紧要的。 - Konrad Rudolph

我猜一个正在32位模式下编译，而另一个正在64位模式下编译，导致结果略有不同。 - Mat

如果这是downvotes的原因，那么没有任何评论的downvotes是毫无价值的，因为提问者不能改进他的问题。 - Olaf Dietsche

你可以打印中间结果来查看差异。 - SChepurin

Answer 1

由于CodeBlocks编译成32位模式，而Eclipse编译成64位模式，所以您可能会看到精度误差:

$ g++ -m32 test.cpp
$ ./a.out
9183
$ g++ -m64 test.cpp
$ ./a.out
9220

- Justin ᚅᚔᚈᚄᚒᚔ

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那个比较是错误的。如果a和b很小，那么边距会太大，如果a和b很大，那么边距会太小。 - Dietrich Epp

@DietrichEpp：你可能是对的；由于我对C++中浮点数比较的知识不足，我将删除该方程式，并留给读者作为练习去找到使用双精度浮点数作为“set”键的正确方法（提示：不要这样做）。 - Justin ᚅᚔᚈᚄᚒᚔ

使用 == 比较浮点数并不一定是错误的，有很多情况下这样做是正确的。但需要注意的是，用两种不同的方式计算相同的数字可能会得到稍微不同的结果，例如 exp(2.0) 与 square(exp(1.0))，而不同的实现也会给出不同的结果。因此，如果你确实知道自己在做什么，使用 set<double> 可能是可以的。 - Dietrich Epp

为了后人留存：关于将浮点数作为集合键的相关讨论，请参见此处：https://dev59.com/iGw15IYBdhLWcg3wVKJ1。 - Justin ᚅᚔᚈᚄᚒᚔ

容器的大小与双精度浮点数、浮点数或字符有什么关系？ - Thomas Matthews

Answer 2

如果我将两个参数转换为双精度浮点数，我会得到预期的结果：

pow(static_cast<double>(a), static_cast<double>(b))

- RicLeal

Answer 3

这个差异似乎是由浮点运算使用53位精度还是64位精度造成的。如果在循环前面添加以下两行代码（假设是Intel架构），它将使用53位精度，并在编译为32位应用程序时给出9220的结果：

uint16_t precision = 0x27f;
asm("fldcw %0" : : "m" (*&precision));

这个精度取决于FPU的第8位和第9位。上述设置了这两个位为10。将它们设置为11可以得到64位精度。此外，如果将这些位设置为00（值为0x7f），则大小将被打印为9230。

- Mark Wilkins

Answer 4

实际上，对于双精度浮点数，你并不应该依赖于==（或技术上讲，x <= y && y <= x）。因此，这段代码会产生与实现相关的结果（严格来说不是UB，根据评论，但我的意思是 :)）

- djechlin

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这不是未定义行为——对双精度数进行比较不会导致崩溃或破坏内存——但不同的实现可能会影响操作的精确度，因此一个编译器产生的结果可能与另一个有所不同。 - Chris Dodd

我不明白你的回答是什么意思。我从一个IDE复制了代码，然后粘贴到另一个IDE中。 - Sam

编译器可以自由地对双精度值进行一些舍入。例如，4 可能被存储为 3.000019，而 2 则被存储为 1.99998，因此 2.0*2.0 != 4.0。但是，如果编译器在这些情况下是精确的，因为它被允许这样做，它们将相等。这就是你在集合中所依赖的东西。 - djechlin

由于两个IDE都使用MinGW，我期望得到相同的结果，无论是9183还是9220。 - Olaf Dietsche

他们都使用gcc吗？很明显，它们产生了不同的汇编代码-比较每个编译阶段的输出。 - djechlin

@djechlin 不，编译器并不完全“自由”这样做。编译器被迫遵守相关的IEEE标准，这些行为被非常精确地规定了。余地很小。(然而，编译器可以做的是，在重新排序表达式以假设这种重新排序没有可观察到的效果时，忽略这种行为。) - Konrad Rudolph