使用 gcc 的 -fno-math-errno 可能产生哪些副作用？

Question

在编译我的代码时使用这个选项获得了巨大的加速。从手册页它说这个选项：

在调用使用单条指令执行的数学函数后不要设置“errno”，例如“sqrt”

我不清楚“errno”是什么，以及它是如何在其他地方使用的（这与程序的退出代码相同吗？）此外，手册页说：

依赖 IEEE 异常进行数学错误处理的程序可能希望使用此标志来提高速度，同时保持 IEEE 算术兼容性。

我不清楚这意味着什么，是 c++ 的 IEEE 例外标准或 c++ 的公共库（例如 Eigen、Boost 等）

本质上，我试图确定这是否是在我的代码中使用的“安全”选项，或者我应该从使用中了解哪些副作用。一个以前的回答说，这可能会影响“线程局部变量”，但我不知道这意味着什么。

编辑：我的代码是一个简单的一次性程序代码，用于处理科学问题。它不会成为需要复杂错误处理的深度嵌入系统的一部分。但是，代码不能以微妙、无声的方式失败。

Answer 1

C 引入了单个errno或“错误编号”的概念，可用于确定某些标准函数（包括数学函数）无法执行其职责的确切原因。POSIX 扩展errno，C++11 也选择了其中的一些扩展。

当这些函数之一失败时，全局整数errno被设置为一个值，告诉您为什么。显然，这会导致性能损失。

GCC 说这个标志禁用了某些数学函数的这种行为，以诊断实用程序和标准合规性为代价来加速你的程序。

如果您已经没有注意到errno任何受影响的功能何时发生故障，并且您可能没有注意到，因为您从未听说过它，那么您将不会失去任何功能。如果您正在编写一个真正有时间限制的程序，或者当失败的特定原因没有决定您的代码下一步做什么时，情况可能就是这种情况。（不过，我建议更广泛地研究错误检查，以确保您的代码尽可能健壮。）

但是，如果您有错误，您可能会意外地观察到副作用。想象一下，如果您正在执行以下操作：

std::some_maths_function(42);
if (errno == ERANGE)
   exit(-1);

哎呀！errno即使some_maths_function(42)成功，我们也在检查。假设上面这段代码是一个调用std::some_other_maths_function(999)，通常会失败并导致errno设置为EDOM。这掩盖了上面代码中的错误。

现在打开编译器标志。如果some_other_maths_function是不再设置的函数之一，则errno您的错误将被揭露，您可能需要一些时间才能意识到您应该编写更像的内容：

if (std::some_maths_function(42) == -1)
{
   if (errno == RANGE)
      exit(-1);
}

当然，您有错误几乎不是 GCC 的错，但这确实显示了启用此“优化”标志后程序的行为会有何不同。确实，文档说：

此选项不会被任何 -O 选项打开，因为它可能导致依赖于数学函数的 IEEE 或 ISO 规则/规范的精确实现的程序的错误输出。然而，对于不需要这些规范保证的程序，它可能会产生更快的代码。

换句话说，此标志会向您发送书外信息。但这可能是值得的。

该变量errno必须是线程局部的（也就是说，程序中的每个线程实际上都有一个），否则它在多线程程序中将毫无用处。您可以研究术语“线程本地”以获取有关此主题的更多信息。