为什么 FLD1 加载 NaN？

Question

我有一个单行 C 函数，它只是 return value * pow(1.+rate, -delay); - 它将未来值折扣为当前值。反汇编的有趣部分是，

0x080555b9 :      neg    %eax
0x080555bb :      push   %eax
0x080555bc :      fildl  (%esp)
0x080555bf :      lea    0x4(%esp),%esp
0x080555c3 :      fldl   0xfffffff0(%ebp)
0x080555c6 :      fld1   
0x080555c8 :      faddp  %st,%st(1)
0x080555ca :      fxch   %st(1)
0x080555cc :      fstpl  0x8(%esp)
0x080555d0 :      fstpl  (%esp)
0x080555d3 :      call   0x8051ce0 
0x080555d8 :      fmull  0xfffffff8(%ebp)

当单步执行此函数时，gdb 表示（速率为 0.02，延迟为 2；您可以在堆栈上看到它们）：

(gdb) si
0x080555c6      30        return value * pow(1.+rate, -delay);
(gdb) info float
  R7: Valid   0x4004a6c28f5c28f5c000 +41.68999999999999773      
  R6: Valid   0x4004e15c28f5c28f6000 +56.34000000000000341      
  R5: Valid   0x4004dceb851eb851e800 +55.22999999999999687      
  R4: Valid   0xc0008000000000000000 -2                         
=>R3: Valid   0x3ff9a3d70a3d70a3d800 +0.02000000000000000042    
  R2: Valid   0x4004ff147ae147ae1800 +63.77000000000000313      
  R1: Valid   0x4004e17ae147ae147800 +56.36999999999999744      
  R0: Valid   0x4004efb851eb851eb800 +59.92999999999999972      

Status Word:         0x1861   IE             PE        SF              
                       TOP: 3
Control Word:        0x037f   IM DM ZM OM UM PM
                       PC: Extended Precision (64-bits)
                       RC: Round to nearest
Tag Word:            0x0000
Instruction Pointer: 0x73:0x080555c3
Operand Pointer:     0x7b:0xbff41d78
Opcode:              0xdd45

在 fld1 之后：

(gdb) si
0x080555c8      30        return value * pow(1.+rate, -delay);
(gdb) info float
  R7: Valid   0x4004a6c28f5c28f5c000 +41.68999999999999773      
  R6: Valid   0x4004e15c28f5c28f6000 +56.34000000000000341      
  R5: Valid   0x4004dceb851eb851e800 +55.22999999999999687      
  R4: Valid   0xc0008000000000000000 -2                         
  R3: Valid   0x3ff9a3d70a3d70a3d800 +0.02000000000000000042    
=>R2: Special 0xffffc000000000000000 Real Indefinite (QNaN)
  R1: Valid   0x4004e17ae147ae147800 +56.36999999999999744      
  R0: Valid   0x4004efb851eb851eb800 +59.92999999999999972      

Status Word:         0x1261   IE             PE        SF      C1      
                       TOP: 2
Control Word:        0x037f   IM DM ZM OM UM PM
                       PC: Extended Precision (64-bits)
                       RC: Round to nearest
Tag Word:            0x0020
Instruction Pointer: 0x73:0x080555c6
Operand Pointer:     0x7b:0xbff41d78
Opcode:              0xd9e8

在这之后，一切都会走向地狱。事情会被严重高估或低估，所以即使我的 freeciv AI 尝试中没有其他错误，它也会选择所有错误的策略。比如派遣全军前往北极。 （唉，如果我能走到这一步就好了。）

我一定是错过了一些明显的东西，或者被某些东西蒙蔽了双眼，因为我无法相信 fld1 可能会失败。更不用说，只有在几次通过此函数后才会失败。在前面的过程中，FPU 正确地将 1 加载到 ST(0) 中。 0x080555c6 处的字节肯定编码 fld1 - 在运行的进程上使用 x/... 检查。

什么给？

Answer 1

非常合适。这里有一个堆栈溢出。

具体来说，您（或者可能是您的编译器）已经溢出了 x87 堆栈。它只能保存 8 个值，并且在发出 fld1 时，它已经满了（由标记字 0000 表示）。因此，fld1 溢出堆栈（由 IE、SF、C1 表示），从而导致您看到的结果。

至于为什么会发生这种情况，您可能在使用 x87 指令之前使用了 MMX 指令而没有使用 EMMS，或者您的编译器有错误，或者您的汇编代码违反了您平台的 ABI（或者您正在使用的库违反了 ABI）。

Answer 2

看来您有 FPU 堆栈溢出。 FPU 标记字为 0，表示使用所有寄存器。您还可以看到所有标记为“有效”的寄存器，而我希望其中一些寄存器为空。

我不知道为什么会发生这种情况。也许您有一些 MMX 代码不发出 EMMS 指令？或者也许某些内联汇编无法正确清除堆栈？