在沒有FPU的情況下浮點數會發生什麼？

Question

如果您使用C語言編寫沒有FPU的微處理器，編譯器在遇到浮點文字和關鍵字時會發出錯誤信號（0.75，float，double等）？

另外，如果表達式的結果是分數會發生什麼？

我知道有些軟件庫可以用來做浮點運算，但是我特別想知道如果你沒有使用浮點運算的話會有什麼結果。

謝謝。

Answer 1

C實現需要實現類型float和double以及涉及它們的算術表達式。所以如果編譯器知道目標架構沒有浮點操作，那麼它必須引入一個軟件庫來實現它。編譯器允許鏈接到外部庫，它也允許在軟件中實現浮點運算作爲內在函數，但它必須以某種方式生成代碼來完成它。

如果它不這麼做[*]那麼它不是一個符合C的實現，所以嚴格來說你不是「用C語言編程」。您正在使用您的編譯器文檔告訴您的代碼進行編程。

你最好希望涉及float或double類型的代碼要麼編譯失敗（因爲編譯器知道你在一個不符合要求的模式是，告訴你），否則無法鏈接（因爲編譯器發出調用庫中的仿真例程，但庫缺失）。但是，就C而言，如果你使用的不是C，那麼你是自己的。

我不知道確切的細節（我看起來多大？），但我想象回來在當天，如果您爲x87編譯了一些代碼，那麼您可能能夠使用不帶FPU的x86鏈接和加載系統。然後當你試圖執行它時，CPU會抱怨非法指令 - 很可能系統會掛起，具體取決於你正在運行的操作系統。所以最糟糕的情況是非常糟糕的。

如果表達式的結果是小數，會發生什麼？

表達式的實際結果並不重要，因爲表達式本身是用整數運算（在這種情況下結果不是小數）執行，或者用浮點運算執行（在這種情況下，問題在你發現結果之前就會出現）。

[*]或者如果你沒有指定的選項，使其做到這一點;-)

Answer 2

浮點是C語言的一個必要組成部分，根據C標準。如果目標硬件沒有浮點指令，那麼C實現必須以某種其他方式提供浮點操作，例如通過在軟件中模擬它們。 （所有的計算都只是位的函數，如果你有操作位和執行測試和分支的基本操作，那麼你可以計算一般計算機可以使用的任何函數）。

編譯器可以提供C的一個子集而不會浮動點，但它不會是符合標準的C編譯器。

Answer 3

通常，這樣的微處理器來臨時或者與駕駛員包或甚至與一個完整的BSP（電路板支持封裝，其由驅動程序和OS連接在一起的），它們都含有FP庫例程。

編譯器替換等效函數調用每一個浮點運算。應該考慮到這一點，尤其是迭代地調用這些操作時（在for/while循環中），因爲編譯器無法應用循環展開優化。

的不包括在項目中所需要的庫將鏈接錯誤的結果。

Answer 4

軟件浮點可以採取兩種形式：

• 編譯器可以生成對呼叫內置浮點功能直接 - 例如操作1.2 * 2.5可以調用（例如）fmul(1.2, 2.5)，

• 或者對於支持FPU的體系結構，但某些設備變體可能會忽略它，通常使用FPU仿真。當遇到FP指令時，將發生無效的指令異常，並且異常處理程序將向量模擬指令的代碼。

FPU仿真具有當與真實FPU的設備上執行的相同的代碼，它將被自動地使用，並且加快執行的優點。但是，如果沒有FPU，與直接軟件實現相比通常會有小的開銷，所以如果應用程序從未期望在FPU上運行，則編譯器提供該選項時可能最好避免仿真。

軟件浮點速度非常慢，硬件支持浮點。在許多情況下，使用定點技術可以以可接受的精度提高性能。