c - x86-64 上的 long double 是什么？

Question

有人告诉我：

在 x86-64 下，FP 算术是用 SSE 完成的，因此 long double 是 64 位。

但是在 x86-64 ABI 中它说：

C型	大小	结盟	AMD64 架构
长双	16	16	80 位扩展 (IEEE-754)

参见：amd64-abi.pdf

gcc 说sizeof(long double)是 16 并给出FLT_DBL=1.79769e+308和FLT_LDBL = 1.18973e+4932

所以我很困惑，long double64位如何？我认为这是一个 80 位的表示。

Answer 1

在 x86-64 下，FP 算术是用 SSE 完成的，因此 long double 是 64 位。

这通常在 x86-64 下发生（保证存在 SSE 指令），但程序仍然可以自由使用 x87，当您使用long double.

您可以通过g++在 Linux 上编译这样的程序来确认这一点：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main()
{
    std::srand(std::time(NULL));
    float f1=rand(), f2=rand();
    double d1=rand(), d2=rand();
    long double l1=rand(), l2=rand();

    std::cout<<f1*f2<<" "<<d1*d2<<" "<<l1*l2<<std::endl;
    return 0;
}

在汇编输出中，我找到mulsd xmm1, xmm0了double产品和mulss xmm0, xmm2产品float（都是 SSE 指令），但fmulp st(1), st（x87 指令）是long double产品。

因此，可以确认，编译器尽可能使用 SSE，但仍允许通过旧的 x87 指令集进行 80 位精度计算。

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请注意，这是特定于编译器的 - 一些编译器（例如 VC++）总是忽略 80 位精度类型，只是将long double其视为double.

另一方面，由于 x86-64 System V ABI（在 Linux 上采用）要求long double80 位，编译器使用该类型的所有可用精度执行计算的唯一方法是使用 x87 指令。

Answer 2

AMD ABI 实际上无法强制要求 Clong double类型是什么，因为它没有这样做的权限/权限。每个 C 实现都可以根据 C 标准制定自己的类型规范（如果 C 实现符合标准），并且每个 C 实现都可以选择是否符合 AMD ABI。

这意味着您不能简单地问“ long doublex86-64 上有什么？” 您必须询问long double特定 C 实现中的内容。这意味着指定用于编译的特定 C 编译器、版本和开关。（编译器可能有一个开关，其中一个设置long double生成 64 位二进制 IEEE 754 浮点对象，另一个设置long double生成 80 位 Intel 浮点对象。从技术上讲，编译器、版本和开关的每种不同组合是一个独特的 C 实现。）

实现long double为 64 位二进制 IEEE-754 浮点对象的编译器只是将它们作为 AMD ABI 调用的内容传递double；它永远不会像 ABI 所说的那样通过它们long double。这样做时，编译器的这一方面将仅与其他long double类似处理的软件兼容。

Answer 3

SSE 计算是双精度的，中间表示是 64 位。

long double正如您所指出的，那不是。64 位值只是在计算后写入长双精度数。