c - C 多线程环境中的浮点损坏

Question

我遇到了从加法和乘法返回的浮点值最终无效的问题。

背景: 我在 Visual Studio 多线程环境中使用 Speex。在某个时刻，通常在音频编码和解码 1 或 2 分钟后，我的解码信号完全变成了 Nan。我认为我的问题与此线程( Speex on windows, audio cutting out )中讨论的问题相同，但我在这个问题上进行了更深入的研究。

情况: 我修改了 libspeex 的一部分来放置一些调试代码，这就是我所拥有的(我在这里扩展了一些宏，我知道有些部分是多余的)。

float *mem, *den;     // Arrays of finite float values
float nyi;      // finite float value.
float a1, a2;   // debug test variables.

...

if (!_finite(mem[j]) || !_finite(mem[j+1]))
    printf("Nan\n");       // Does not reach this

a1     = ((mem[j+1])+(float)(den[j])*(float)(nyi));   // a1 == expected value
mem[j] = ((mem[j+1])+(float)(den[j])*(float)(nyi));   // mem[j] == -1.#IND
a2     = ((mem[j+1])+(float)(den[j])*(float)(nyi));   // a2 == expected value

if (!_finite(mem[j]) || !_finite(mem[j+1]))
    printf("Nan\n");          // Program reach this and stops at breakpoint

第一个奇怪的行为是 a1 和 a2 计算出正确的值，而 mem[j] 则没有。第二个奇怪的事情:如果我尝试重新执行对 mem[j] 语句的影响(我知道这可能会导致意外结果，但它仍然给出调试目的的提示)，那么该值影响mem[j]的是预期值:与a1和a2相同。

我确实检查了显而易见的事情:

• 此代码部分受互斥锁保护:其他线程不可能损坏内存。
• 所有浮点值都是有效的、有限的，并且加法和乘法的结果应落在浮点范围内。
• 所有数组索引均在其各自数组的范围内。

如果没有其他线程运行，该问题似乎不会出现。

• 该线程:音频解码线程。
• 音频编码线程。
• 一些网络套接字线程...

它是大型软件的一部分，但解码部分确实受到适当互斥体的保护，不受其余部分的影响。

所以看起来好像在浮点计算过程中发生了上下文切换，并且之后无法恢复上下文。但很难相信会发生如此糟糕的事情。

我听说过在多线程中使用时浮点不一致，但它应该只影响最不重要的部分，而不是生成 Nan 值。

有人见过这样的行为吗？你是怎么解决的？

Answer 1

问题:

• 所有多余的 Actor 阵容是怎么回事？
• den[j] 和 nyi 的值是多少？

除此之外，合理的可能性是同一线程上的另一个计算要么溢出了浮点堆栈，要么使用了 MMX 指令，但在放弃控制之前未能发出 emms 指令(或者这些条件将导致原本无可争议的浮点计算产生 NaN 结果)。首先检查故障状态下的 x87 状态字，以确认或排除这些可能性。

事实上，如果没有多个线程，该问题就不会发生，这使得这种解释的可能性较小，但损坏的 x87 状态是迄今为止“否则无法解释”NaN 的最常见来源，应首先排除。