Vergleichen Sie eine Fließkommazahl mit Null

Question

Ich möchte überprüfen, ob eine IEEE754 32-Bit-Nummer den Wert von genau 0.0f hat (es wird gelegentlich darauf festgelegt.) Akkumulationsfehler werden Null sein, da die Daten häufig aktualisiert werden von einem Sensor. Mein Prozessor hat keine Hardware-FPU, daher werden die Operationen in einer relativ schnellen Software-Bibliothek ausgeführt. Es gibt jedoch immer noch Hunderte von Zyklen für Dinge wie Addieren, Subtrahieren und Vergleichen.

Also habe ich mich gefragt, warum mein Compiler dies tut:

240:     if(p_viewer->roll != 0.0f) 
03FBC B81160  mul.uu w2,#0,w2 
03FBE 900A2E  mov.w [w14+20],w4 
03FC0 900064  mov.w [w4+12],w0 
03FC2 9000F4  mov.w [w4+14],w1 
03FC4 07E91F  rcall __nesf2 
03FC6 E00000  cp0.w w0 
03FC8 320054  bra z, 0x004072 

__nesf2 vergleicht scheinbar zwei Gleitkommazahlen. Warum vergleicht man nicht einfach einen Vergleich mit 0.0f in ganzzahliger Form, also 0x00000000? Gibt es einen Grund, warum es das nicht tut oder ist es nur eine verpasste Optimierungsmöglichkeit?

Mein Compiler ist MPLAB C30, eine Version von GCC v3.23.

Answer 1

Weil -0.0f auch gleich 0.0f entspricht, wie vom IEEE-754-Standard gefordert.

Sie können den Aufruf durch einen Vergleich mit den Ganzzahldarstellungen von -0 (0x80000000) und +0 ersetzen, wenn dies ein schwerwiegendes Leistungsproblem darstellt. (Oder noch besser: Maskiere das Vorzeichen und vergleiche es mit 0.0f).

Answer 2

Wenn es sich um eine IEEE-Gleitkomma-Implementierung handelt, müssen die Signal-NANs berücksichtigt werden.

Das interessiert Sie vielleicht nicht, aber der Compiler weiß das nicht.

Answer 3

Es ist eine verpasste Optimierungsmöglichkeit. 0.f ist ein Sonderfall, da ein Vergleich mit -0.f und 0f durchgeführt werden muss. Aber es wäre immer noch schneller zu vergleichen als ints.

Warum ist es nicht optimiert? Ich würde wetten, dass es ein Integrationsproblem ist. Solche Sachen fallen normalerweise zwischen Stühle. Die Leute, die die Aufgabe haben, das Plattform-SDK zusammenzustellen, wählen einen Compiler (gcc), eine Software-Float-Bibliothek, und schaffen es, sie so gut wie möglich zusammenzukleben. Dies funktioniert im allgemeinen Fall OK, und es gibt wenig Motivation für Verbesserungen, da Software-Floats im Allgemeinen sowieso sehr langsam sind. Das Schlimmste ist nicht der Vergleich, sondern all die anderen Sachen.

Einfach gesagt, wenn Sie Software schwebt, gibt es keinen Sinn, sie zu verwenden, wenn Sie Leistung benötigen. Verwenden Sie dafür einen festen Punkt.

Answer 4

Um zu überprüfen, gegen 0.0f Sie IEEE Sachen nicht benötigen, wie:

int isFloatNull(float f) 
{ 
    static float i; 
    return !memcmp(&i,&f,sizeof i); 
}