ICC编译下相同汇编输出不同？void*p=f为何影响浮点计算结果

示例代码（t0.c） #

#include <stdio.h>

float f(float a, float b, float c) __attribute__((noinline));
float f(float a, float b, float c)
{
    return a * c + b * c;
}

int main(void)
{
    void* p = V;
    printf("%a\n", f(4476.0f, 20439.0f, 4915.0f));
    return 0;
}

编译与执行（icc 2021.1.2 Linux x86-64 环境） #

# 编译参数1：-DV=f
$ icc t0.c -fp-model=fast -O3 -DV=f
# 运行输出
0x1.d32322p+26

# 编译参数2：-DV=0
$ icc t0.c -fp-model=fast -O3 -DV=0
# 运行输出
0x1.d32324p+26

问题解答 #

你观测到的「汇编完全一致」仅指f函数的生成代码，两个编译选项下main函数的实现存在本质差异：

• 当使用-DV=0参数时，编译器没有检测到任何地方取f的地址，结合-O3的过程间优化，编译器可以判定整个程序中只有main会直接调用f，没有其他通过函数指针调用f的场景。此时-fp-model=fast允许编译器对浮点运算做激进优化：对f的常量参数调用直接做常量折叠，折叠时使用了更高精度的计算逻辑（比如将a*c + b*c优化为(a + b) * c减少一次舍入，或者直接使用双精度/FMA指令完成计算），预计算的结果直接作为常量传给printf，整个过程根本不会执行f函数的代码。
• 当使用-DV=f参数时，你显式取了f的地址，编译器必须保证f可以被外部通过函数指针调用，所以f的实现必须严格符合你编写的逻辑：先计算a*c并舍入到float，再计算b*c并舍入到float，最后将两个结果相加再舍入到float。这时候对f的常量调用要么直接生成调用f的代码，要么常量折叠时严格按照f的实现逻辑求值，得到的结果就是精度稍低的0x1.d32322p+26。

void* p = f;这行代码的作用是让编译器检测到f的地址发生了逃逸，无法再假设f的调用场景只有当前翻译单元的直接调用，因此必须保证f的所有调用行为（直接调用、指针调用）的结果完全一致，自然无法再对f的调用做激进的浮点精度优化的常量折叠。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pmor