Как получить эффективный максимум с плавающей запятой в Rust
Я тестировал, как получить максимум для массива с плавающей запятой:
pub fn max(n: [f64;8]) -> f64 {
IntoIterator::into_iter(n).reduce(|a,b| a.max(b)).unwrap()
}
что дает мне (ночная ржавчина)
vmovsd xmm0, qword ptr [rdi + 56]
vmovsd xmm1, qword ptr [rdi + 48]
vmovsd xmm2, qword ptr [rdi + 40]
vmovsd xmm3, qword ptr [rdi + 32]
vmovsd xmm4, qword ptr [rdi + 24]
vmovsd xmm5, qword ptr [rdi + 16]
vmovsd xmm6, qword ptr [rdi]
vmovsd xmm7, qword ptr [rdi + 8]
vcmpunordsd xmm8, xmm6, xmm6
vmaxsd xmm6, xmm7, xmm6
vblendvpd xmm6, xmm6, xmm7, xmm8
vcmpunordsd xmm7, xmm6, xmm6
vmaxsd xmm6, xmm5, xmm6
vblendvpd xmm5, xmm6, xmm5, xmm7
vcmpunordsd xmm6, xmm5, xmm5
vmaxsd xmm5, xmm4, xmm5
vblendvpd xmm4, xmm5, xmm4, xmm6
vcmpunordsd xmm5, xmm4, xmm4
vmaxsd xmm4, xmm3, xmm4
vblendvpd xmm3, xmm4, xmm3, xmm5
vcmpunordsd xmm4, xmm3, xmm3
vmaxsd xmm3, xmm2, xmm3
vblendvpd xmm2, xmm3, xmm2, xmm4
vcmpunordsd xmm3, xmm2, xmm2
vmaxsd xmm2, xmm1, xmm2
vblendvpd xmm1, xmm2, xmm1, xmm3
vcmpunordsd xmm2, xmm1, xmm1
vmaxsd xmm1, xmm0, xmm1
vblendvpd xmm0, xmm1, xmm0, xmm2
ret
Поэтому я провожу много времени с обработкой NaN. Я почти уверен, что vmaxsd делает то же самое, что и f64::max в Rust, но не уверен, что я что-то упускаю из виду.
Поэтому я обратился к C++ и получил
double max(double *num) {
double sum = num[0];
for (int i = 1; i < 8; i++) {
sum = std::max(sum, num[i]);
}
return sum;
}
который компилируется (в gcc 14.1)
vmovsd xmm2, QWORD PTR [rdi]
vmovsd xmm1, QWORD PTR [rdi+8]
vmaxsd xmm0, xmm1, xmm2
vmovsd xmm1, QWORD PTR [rdi+16]
vmovsd xmm2, QWORD PTR [rdi+24]
vmaxsd xmm1, xmm1, xmm0
vmaxsd xmm0, xmm2, xmm1
vmovsd xmm2, QWORD PTR [rdi+32]
vmaxsd xmm1, xmm2, xmm0
vmovsd xmm2, QWORD PTR [rdi+40]
vmaxsd xmm0, xmm2, xmm1
vmovsd xmm2, QWORD PTR [rdi+48]
vmaxsd xmm1, xmm2, xmm0
vmovsd xmm0, QWORD PTR [rdi+56]
vmaxsd xmm0, xmm0, xmm1
ret
(нет опции быстрой математики, просто -O3)
что заставляет меня думать, что сборка из Rust неоптимальна или семантика C++ max и Rust max различна.
Может ли кто-нибудь пролить свет на этот вопрос? И как я могу написать здесь тот же код, что и C++, с помощью Rust?
Ответы 1
Документация f64::max сообщает нам:
Если один из аргументов равен NaN, то возвращается другой аргумент.
Таким образом, он выдает NaN только тогда, когда оба аргумента равны NaN.
Но std::max использует < для сравнения, которое может дать NaN, если только один из операндов равен NaN. Аналогично MAXSD всегда возвращает второй операнд, если любой из них равен NaN, и, таким образом, также может возвращать NaN только с одним (вторым) операндом, равным NaN:
MAX(SRC1, SRC2)
{
IF ((SRC1 = 0.0) and (SRC2 = 0.0)) THEN DEST := SRC2;
ELSE IF (SRC1 = NaN) THEN DEST := SRC2; FI;
ELSE IF (SRC2 = NaN) THEN DEST := SRC2; FI;
ELSE IF (SRC1 > SRC2) THEN DEST := SRC1;
ELSE DEST := SRC2;
FI;
}
Таким образом, хотя MAXSD и C++ std::max имеют совместимую семантику, Rust f64::max несовместим:
std::cout << std::max(nan, 1.0) << " " << std::max(1.0, nan); // → nan 1
println!("{} {}", f64::max(nan, 1.0), f64::max(1.0, nan)); // → 1 1
Использование той же семантики в Rust приводит к эквивалентной сборке:
pub fn max(n: [f64;8]) -> f64 {
n.into_iter().reduce(|a,b| if a < b { b } else { a }).unwrap()
}
example::max::h17b765fea01ee3b1:
movsd xmm0, qword ptr [rdi + 56]
movsd xmm1, qword ptr [rdi + 48]
movsd xmm2, qword ptr [rdi + 40]
movsd xmm3, qword ptr [rdi + 32]
movsd xmm4, qword ptr [rdi + 24]
movsd xmm5, qword ptr [rdi + 8]
maxsd xmm5, qword ptr [rdi]
movsd xmm6, qword ptr [rdi + 16]
maxsd xmm6, xmm5
maxsd xmm4, xmm6
maxsd xmm3, xmm4
maxsd xmm2, xmm3
maxsd xmm1, xmm2
maxsd xmm0, xmm1
ret
Оно отличается, когда a равно NaN, где this if возвращает NaN, а f64::max возвращает b
Можете ли вы объяснить, в чем смысловая разница?
if a < b { b } else { a }, похоже, дает те же результаты в отношении NaN, что иf64::max