delphi – 浮点数转换恐怖,还有出路吗？

发布时间：2020-12-15 10:12:09 所属栏目：大数据来源：网络整理

导读：背景最近,我的同事在我们的测试项目中添加了一些新测试.其中一个没有传递或持续集成系统.由于我们有大约800个测试,并且运行所有这些测试需要一个小时,因此我们经常会犯错误,只在我们的开发机器上运行我们当前实施的测试.这种方法有其弱点,因为有时测试是在

背景

最近,我的同事在我们的测试项目中添加了一些新测试.其中一个没有传递或持续集成系统.由于我们有大约800个测试,并且运行所有这些测试需要一个小时,因此我们经常会犯错误,只在我们的开发机器上运行我们当前实施的测试.这种方法有其弱点,因为有时测试是在本地传递但在集成系统上失败.当然,有人可以说“这不是一个错误,测试应该是彼此独立的！”.

在理想的世界……当然,但不是在我的世界.不是在初始化部分初始化了很多单例的世界中,Delphi本身引入了很多全局变量,后台初始化了OTL线程池,DevExpress方法连接到控件以进行绘制……还有其他几十个我不知道的事情.因此,在最终结果中,一个测试可以改变其他测试的行为. (当然这本身就很糟糕,我很高兴它会发生,因为希望我能够修复另一个依赖).

我已经在我的机器上启动了整个测试包,并且我获得了与集成系统相同的结果.到目前为止一切顺利,现在我开始关闭测试,直到我缩小了一个干扰最近添加的测试的测试.他们没有任何共同之处.我已经深入挖掘,并将问题缩小到一条线.如果我评论它 – 测试通过,如果没有 – 测试失败.

问题

我们有这样的代码将文本数据转换为经度坐标(仅包括重要部分)：

procedure TTerminalNVCParserTest_Unit.TranslateGPS_ValidGPSString_ReturnsValidCoords;
const
  CStrGPS = 'N5145.37936E01511.8029';
var
  LLatitude,LLongitude: Integer;
  LLong: Double;
  LStrLong,LTmpStr: String;
  LFS: TFormatSettings;
begin
  FillChar(LFS,SizeOf(LFS),0);
  LFS.DecimalSeparator := '.';

  LStrLong := Copy(CStrGPS,Pos('E',CStrGPS)+1,10);
  LTmpStr := Copy(LStrLong,1,3);
  LLong := StrToFloatDef( LTmpStr,LFS );
  LTmpStr := Copy(LStrLong,4,10);
  LLong := LLong + StrToFloatDef( LTmpStr,LFS)*1/60;
  LLongitude := Round(LLong * 100000);

  CheckEquals(1519671,LLongitude);
end;

问题是LLongitude有时等于1519671,有时它给出1519672.并且它是否给出1519672是否依赖于其他完全无关的代码片段在不同的测试中的不同方法：

FormXtrMainImport.JvWizard1.SelectNextPage;

我检查了SelectNextPage方法的四倍,它不会触发任何可能改变FPU单元工作方式的事件.它不会更改RoundingMode的值,它总是在rmNearest上设置.

此外,德尔福不应该在这里使用银行家规则吗？：

LLongitude := Round(LLong * 100000); //LLong * 100000 = 1519671,5

如果使用银行家规则,它应该给我总是1519672而不是1519671.

我想必须有一些损坏的内存导致问题,SelectNextPage行只显示它.但是在三台不同的机器上会出现同样的问题.

任何人都可以告诉我如何追踪这个问题？或者如何确保始终获得稳定的转换结果？

对那些误解我的问题的人

>我已经检查了RoundingMode并且我之前提到过它：“我已经检查了SelectNextPage方法的四倍,它不会触发任何可能改变FPU单元工作方式的事件.它不会改变RoundingMode的值它是总是设在rmNearest上.“在上述代码中出现任何runding之前,RoundingMode始终是rmNearest.
>这不是真正的考验.这只是显示问题发生位置的代码.

视频说明已添加.

因此,在努力改进我的问题时,我决定添加显示我的眩晕问题的视频.这是生产代码,我只添加断言来检查RoundingMode.
在视频的第一部分,我将展示原始测试(@Sir Rufo,@ Craig Young),负责转换的方法以及我得到的正确结果.在第二部分中,我将展示当我添加另一个不相关的测试时,我得到的结果不正确.视频可以找到here

添加了可重复的示例

这一切归结为以下代码：

procedure FloatingPointNumberHorror;
const
  CStrGPS = 'N5145.37936E01511.8029';
var
  LLongitude: Integer;
  LFloatLon: Double;
  adcConnection: TADOConnection;
  qrySelect: TADOQuery;
  LCSVStringList: TStringList;
begin
  //Tested on Delphi 2007,2009,XE 5 -  Windows 7 64 bit
  adcConnection := TADOConnection.Create(nil);
  qrySelect := TADOQuery.Create(adcConnection);
  LCSVStringList := TStringList.Create;
  try
    //Prepare on the fly csv file required by ADOQuery
    LCSVStringList.Add('Col1;Col2;');
    LCSVStringList.Add('aaaa;1234;');
    LCSVStringList.SaveToFile(ExtractFilePath(ParamStr(0)) + 'test.csv');

    qrySelect.CursorType := ctStatic;
    qrySelect.Connection := adcConnection;
    adcConnection.ConnectionString := 'Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source='
      + ExtractFilePath(ParamStr(0)) + ';Extended Properties="text;HDR=yes;FMT=Delimited(;)"';

    // Real stuff begins here,above we have only preparation of environment.
    LFloatLon := 15 + 11.8029*1/60;
    LLongitude := Round(LFloatLon * 100000);
    Assert(LLongitude = 1519671,'Asertion 1'); //Here you will NOT receive error.

    //This line changes the FPU control word from $1372 to $1272.
    //This causes the change of Precision Control Field (PC) from 3 which means
    //64bit precision to 2 which means 53 bit precision thus resulting in improper rounding?
    //--> ADODB.TParameters.InternalRefresh->RefreshFromOleDB -> CommandPrepare.Prepare(0)
    qrySelect.SQL.Text := 'select * from [test.csv] WHERE 1=1';

    LFloatLon := 15 + 11.8029*1/60;
    LLongitude := Round(LFloatLon * 100000);
    Assert(LLongitude = 1519671,'Asertion 2'); //Here you will receive error.

  finally
    adcConnection.Free;
    LCSVStringList.Free;
  end;
end;

只需复制并粘贴此过程并将ADODB添加到uses子句即可.似乎问题是由Delphi的ADO包装器使用的某些Microsoft COM对象引起的.此对象正在更改FPU控制字,但它不会更改舍入模式.它正在改变精确控制.

这是启动ADO相关方法之前和之后的FPU截图：

我想到的唯一解决方案是在使用ADO代码之前使用Get8087CW,然后使用Set8087CW来设置以前存储的控制世界.

解决方法

问题很可能是因为代码中的其他内容正在改变浮点舍入模式.看看这个程序：

{$APPTYPE CONSOLE}

{$R *.res}

uses
  SysUtils,Math;

const
  CStrGPS = 'N5145.37936E01511.8029';
var
  LLatitude,LTmpStr: String;
  LFS: TFormatSettings;

begin
  FillChar(LFS,LFS)*1/60;

  Writeln(FloatToStr(LLong));
  Writeln(FloatToStr(LLong*100000));

  SetRoundMode(rmNearest);
  LLongitude := Round(LLong * 100000);
  Writeln(LLongitude);

  SetRoundMode(rmDown);
  LLongitude := Round(LLong * 100000);
  Writeln(LLongitude);

  SetRoundMode(rmUp);
  LLongitude := Round(LLong * 100000);
  Writeln(LLongitude);

  SetRoundMode(rmTruncate);
  LLongitude := Round(LLong * 100000);
  Writeln(LLongitude);

  Readln;
end.

输出是：

显然,您的特定计算取决于浮点舍入模式以及实际输入值和代码.事实上,documentation确实证明了这一点：

Note: The behavior of Round can be affected by the Set8087CW procedure or System.Math.SetRoundMode function.

因此,首先需要找到程序中正在修改浮点控制字的其他内容.然后,每当执行错误代码时,您必须确保将其设置回所需的值.

恭喜您进一步调试.实际上它实际上是乘法

LLong*100000

受精度控制的影响.

要查看是这样,请查看此程序：

{$APPTYPE CONSOLE}
var
  d: Double;
  e1,e2: Extended;
begin
  d := 15.196715;
  Set8087CW($1272);
  e1 := d * 100000;
  Set8087CW($1372);
  e2 := d * 100000;
  Writeln(e1=e2);
  Readln;
end.

产量

FALSE

因此,精确控制会影响乘法的结果,至少在8087单元的80位寄存器中是这样.

编译器不会将该乘法的结果存储到变量中,而是保留在FPU中,因此这种差异会流向Round.

Project1.dpr.9: Writeln(Round(LLong*100000));
004060E8 DD05A0AB4000     fld qword ptr [$0040aba0]
004060EE D80D84614000     fmul dword ptr [$00406184]
004060F4 E8BBCDFFFF       call @ROUND
004060F9 52               push edx
004060FA 50               push eax
004060FB A1107A4000       mov eax,[$00407a10]
00406100 E827F0FFFF       call @Write0Int64
00406105 E87ADEFFFF       call @WriteLn
0040610A E851CCFFFF       call @_IOTest

注意乘法的结果如何保留在ST(0)中,因为这正是Round期望其参数的位置.

实际上,如果将乘法拉入单独的语句并将其分配给变量,则行为将再次变为一致：

tmp := LLong*100000;
LLongitude := Round(tmp);

上面的代码为1272美元和1372美元产生相同的输出.

尽管存在基本问题.您已失去对浮点控制状态的控制.要解决这个问题,你需要控制你的FP控制状态.每当您调用可能修改它的库时,请在调用之前将其存储起来,然后在调用返回时恢复.如果你想拥有可重复,可靠和强大的浮点代码,不幸的是,这种游戏是不可避免的.

这是我的代码：

type
  TFPControlState = record
    _8087CW: Word;
    MXCSR: UInt32;
  end;

function GetFPControlState: TFPControlState;
begin
  Result._8087CW := Get8087CW;
  Result.MXCSR := GetMXCSR;
end;

procedure RestoreFPControlState(const State: TFPControlState);
begin
  Set8087CW(State._8087CW);
  SetMXCSR(State.MXCSR);
end;

var
  FPControlState: TFPControlState;
....
FPControlState := GetFPControlState;
try
  // call into external library that changes FP control state
finally
  RestoreFPControlState(FPControlState);
end;

请注意,此代码处理两个浮点单元,因此可以使用SSE单元而不是8087单元的64位.

值得一提的是,这是我的SSCCE：

{$APPTYPE CONSOLE}
var
  d: Double;
begin
  d := 15.196715;
  Set8087CW($1272);
  Writeln(Round(d * 100000));
  Set8087CW($1372);
  Writeln(Round(d * 100000));
  Readln;
end.

产量

1519672
1519671

（编辑：李大同）

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