Co właściwie robi ffast-math gcc?

Rozumiem, że --ffast-mathflaga gcc może znacznie zwiększyć prędkość operacji typu float i wykracza poza standardy IEEE, ale nie mogę znaleźć informacji o tym, co naprawdę się dzieje, gdy jest włączony. Czy ktoś może wyjaśnić niektóre szczegóły i może podać jasny przykład, jak coś by się zmieniło, gdyby flaga była włączona lub wyłączona?

Próbowałem przekopać się przez SO w poszukiwaniu podobnych pytań, ale nie mogłem znaleźć nic wyjaśniającego działanie ffast-matath.

Jak wspomniałeś, umożliwia optymalizacje, które nie zachowują ścisłej zgodności z IEEE.

Oto przykład:

x = x*x*x*x*x*x*x*x;

do

x *= x;
x *= x;
x *= x;

Ponieważ arytmetyka zmiennoprzecinkowa nie jest asocjacyjna, porządkowanie i rozkładanie operacji na czynniki wpłynie na wyniki z powodu zaokrąglenia. Dlatego ta optymalizacja nie jest wykonywana przy ścisłym zachowaniu FP.

Właściwie nie sprawdziłem, czy GCC faktycznie wykonuje tę konkretną optymalizację. Ale idea jest taka sama.

-ffast-math robi o wiele więcej niż tylko łamanie ścisłej zgodności z IEEE.

Przede wszystkim oczywiście się psuje ścisłą zgodność z IEEE, pozwalając np. Na zmianę kolejności instrukcji na coś, co jest matematycznie takie samo (idealnie), ale nie dokładnie takie samo w postaci zmiennoprzecinkowej.

Po drugie, wyłącza ustawianie errnopo funkcjach matematycznych składających się z jednej instrukcji, co oznacza unikanie zapisu do zmiennej lokalnej wątku (może to spowodować 100% różnicę dla tych funkcji na niektórych architekturach).

Po trzecie, przyjmuje założenie, że cała matematyka jest skończona , co oznacza, że ​​nie są przeprowadzane żadne kontrole dla NaN (lub zera), w którym miałyby one szkodliwe skutki. Po prostu zakłada się, że tak się nie stanie.

Po czwarte, umożliwia odwrotne przybliżenie dzielenia i odwrotności pierwiastka kwadratowego.

Ponadto wyłącza zero ze znakiem (kod zakłada, że ​​zero ze znakiem nie istnieje, nawet jeśli cel je obsługuje) i zaokrąglanie matematyki, co umożliwia między innymi stałe zawijanie w czasie kompilacji.

Na koniec generuje kod, który zakłada, że ​​żadne przerwania sprzętowe nie mogą się zdarzyć z powodu matematyki sygnalizującej / pułapkowej (to znaczy, jeśli nie można ich wyłączyć w architekturze docelowej i w konsekwencji się zdarzają , nie będą obsługiwane).