除以零不会导致 Nvidia Jetson 上的运行时异常

2024-01-06

我不太熟悉 ARM 处理器的内部细节,但我不明白我的 Nvidia Jetson Nano 开发板上的以下行为。

C 代码示例...

//main.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int fred = 123;
    int i;

    for(i = -10 ; i <= 10 ; i++)
        printf("%d / %d == %d\n", fred, i, fred / i);

    return 0;
}

编译:

gcc main.c -ggdb

运行生成的 a.out 可执行文件会产生以下输出...

123 / -10 == -12
123 / -9 == -13
123 / -8 == -15
123 / -7 == -17
123 / -6 == -20
123 / -5 == -24
123 / -4 == -30
123 / -3 == -41
123 / -2 == -61
123 / -1 == -123
123 / 0 == 0                  //unexpected!
123 / 1 == 123
123 / 2 == 61
123 / 3 == 41
123 / 4 == 30
123 / 5 == 24
123 / 6 == 20
123 / 7 == 17
123 / 8 == 15
123 / 9 == 13
123 / 10 == 12

使用 gcc 3.7 在古老的 Pentium 4 上编译的完全相同的代码会导致(如预期的那样)在以下情况下抛出运行时异常:i达到 0 并导致除以零。

Nvidia 主板运行的是 Ubuntu 18.04 LTS、gcc 版本 7.4.0(最新),并且在其他方​​面都运行得很好。我还编译了此代码的等效 Ada 语言版本和运行时异常is正如人们所期望的那样提出(因为艾达代表我提前进行了安全检查)。

我意识到在 C 语言中,“除以零会产生未定义的行为”可能是对此的解释,但对于同一编译器套件的两个版本为同一操作给出如此不同的结果令我感到困惑。

什么情况下可能会导致 Nvidia Tegra ARM(64 位)CPU 允许操作系统不注意除以零?

编辑: /etc/cpuinfo 中有关 CPU 的详细信息...

$ cat /proc/cpuinfo
processor       : 0
model name      : ARMv8 Processor rev 1 (v8l)
BogoMIPS        : 38.40
Features        : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant     : 0x1
CPU part        : 0xd07
CPU revision    : 1

.... truncated ....

Nvidia Jetson Nano 开发板使用 ARM Cortex-A57 (Link https://buildazure.com/raspberry-pi-4-vs-nvidia-jetson-nano-developer-kit/)基于ARMv8架构。 基于指令集spec https://static.docs.arm.com/100898/0100/the_a64_Instruction_set_100898_0100.pdfARMv8的,integer被零除返回零并且没有被困住。

2.3 除法指令

ARMv8-A 支持 32 位和 64 位大小的值的有符号和无符号除法。

指令说明

SDIV 有符号除法

UDIV 无符号除法

...

溢出和被零除不会被捕获:

• 任何整数除以零都会返回零

所以编译器生成sdiv在这种情况下(参见example https://godbolt.org/z/6sRfrK)并且CPU无一例外地返回0。当您在不同平台上编译相同的代码时,每个其他 CPU 对除零的反应可能不同。正如您在问题中提到的,如果除以 0,行为是不明确的按C标准。

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