Cross-Platform Floating-Point Determinism Out of the Box

## 《跨平台浮点数确定性：开箱即用解决方案》总结 ### 引言：浮点数确定性的重要性 浮点数确定性对保证测试、一致性、算法正确性和分布式模拟（如游戏）尤为重要。不同系统、库和编译器可能导致相同浮点代码产生不一致结果，严重影响应用的正确性。 ### 挑战与早期尝试 - **问题根源**：CPU架构、编译器、数学库和编译选项差异导致浮点结果不一致。 - **专家观点**：Glenn Fiedler指出跨平台和不同编译器一致性难以实现，Nick Maclaren认为这几乎不可能。 - **案例研究**：MotoGP无法在Xbox和PC之间共享回放，STREFLOP实验仅在同一环境下可复现。 ### 解决方案 六点行动纲领： 1. **跨平台支持**：实现x64、ARM、RISC-V和WASM支持。 2. **主流编译器兼容**：兼容GCC、Clang和MSVC。 3. **混合代码**：允许在单一可执行文件中混合确定性和非确定性代码。 4. **性能选项**：提供多种性能与保证的平衡配置。 5. **广泛测试**：覆盖2828个测试，持续优化。 6. **架构自适应**：自动化调整以获得最佳性能和确定性。 技术手段： - **库层面确定性**：通过库实现确定性，独立于CPU。 - **固定的数学顺序**：避免浮点运算重新排序和FMA指令带来的不确定性。 - **离线浮点类库**：确保所有平台结果一致。 - **硬编码 assembler**：避免编译器优化干扰。 - **编译饱和模式**：禁用不稳定的优化，确保结果可预测。 ### 性能考量 确定性带来显著性能下降，但优化至关重要： - **基准测试**：纯确定性代码比内置浮点慢30倍，优化后缩短至2.5倍。 - **配置选项**：允许用户权衡性能与确定性，如解除浮点精度锁以提升速度。 ### 测试与结果 项目通过广泛测试实现了跨平台和编译器的结果一致性，带来了更多可能性，如统一网络同步模拟和可靠结果存储。 ### 作者与贡献 来自六点时光公司的开发团队在标准建议、数学实现、架构支持和测试优化等方面做出了贡献。 ### 结语 该项目展示了在现有硬件和工具链下实现跨平台浮点数确定性的可行性，为需要一致性和可靠性的应用开辟了新途径。