c - 在嵌入式代码中处理浮点异常的最佳方法是什么？

Question

我正在开发一个安全关键的嵌入式程序（在 C 中），我想在其中使用 IEEE 754 浮点算法（带有 NaN 和 Infs）进行工程计算。在这里，我有两种方法（afaik）来处理浮点异常：

• 如果发生任何异常，则进入永久故障状态。从错误检测的角度来看，这可能更健壮，但对容错/可用性不利。

• 忽略异常，并检查最终结果是有限数（成功计算）还是 NaN、inf（计算失败）。此解决方案具有更高的容错性，但风险更大，因为输出可能会意外地从检查中排除。

  1. 在安全关键系统中哪个是更好的解决方案？
  2. 还有其他选择吗？
  3. 如果计算的复杂性不允许第一个解决方案（我无法避免正常使用中的异常），最后的检查是否足够，还是我应该考虑其他方面？

Answer 1

1. 在安全关键系统中哪个更好取决于系统，如果没有更多信息就无法回答。

2. 另一种选择是设计浮点代码，以便不会出现不希望的行为（或可以根据需要进行处理）并为此编写证明。

3. 通常，检查最终值不足以检测计算期间是否发生异常或其他错误。

关于3，考虑到各种异常结果可能在后续操作中消失。当用作除数时，无穷大可以产生零。NaN 在最小值或最大值的某些实现中消失。（例如，max(3, NaN)可能产生 3 而不是 NaN。）分析您的代码可能（或可能不会）揭示这些事情在您的特定计算中是否可能。

但是，检查最终值的替代方法是检查异常标志。IEEE 754 的大多数实现都有累积标志——一旦发生异常，它的标志就会被提升并保持提升直到显式重置。因此，您可以在计算开始时清除标志并在结束时对其进行测试，并且与测试最终值不同，这将保证您在异常发生后观察它们。