c++ - 使用avr-g++的8b uC中的32b乘法与使用gcc的X86上的32b乘法

问题:

我正在做一个定点c++类，以在8b微 Controller 上执行一些闭环控制系统。
我编写了一个C++类来封装PID，并在带有现代gcc编译器的X86桌面上测试了该算法。都好。
当我使用现代的avr-g++编译器在8b微 Controller 上编译相同的代码时，出现了怪异的伪影。经过一些调试后，问题在于16b * 16b乘法被截断为16b。下面是一些最小的代码，以显示我要执行的操作。

我在桌面系统上使用-O2优化，在嵌入式系统上使用-OS优化，没有其他编译器标志。

#include <cstdio>
#include <stdint.h>

#define TEST_16B    true
#define TEST_32B    true

int main( void )
{
    if (TEST_16B)
    {
        int16_t op1 = 9000;
        int16_t op2 = 9;
        int32_t res;
        //This operation gives the correct result on X86 gcc (81000)
        //This operation gives the wrong result on AVR avr-g++ (15464)
        res = (int32_t)0 +op1 *op2;
        printf("op1: %d | op2: %d | res: %d\n", op1, op2, res );
    }

    if (TEST_32B)
    {
        int16_t op1 = 9000;
        int16_t op2 = 9;
        int32_t res;
        //Promote first operand
        int32_t promoted_op1 = op1;
        //This operation gives the correct result on X86 gcc (81000)
        //This operation gives the correct result on AVR avr-g++ (81000)
        res = promoted_op1 *op2;
        printf("op1: %d | op2: %d | res: %d\n", promoted_op1, op2, res );
    }

    return 0;
}

解:

只需将一个操作数提升为带有局部变量的32b就足以解决问题。

我的期望是C++将保证以与第一个操作数相同的宽度执行数学运算，因此在我看来res = (int32_t)0 +...应该告诉编译器，随后执行的任何操作都应以int32_t分辨率执行。
这不是发生了什么。 (int16_t)*(int16_t)操作被截断为(int16_t)。
在X86机器上，gcc的内部字宽至少为32b，因此这可能是我在台式机上看不到 Artifactory 的原因。

AVR命令行
E:\Programs\AVR\7.0\toolchain\avr8\avr8-gnu-toolchain\bin\avr-g++.exe$(QUOTE) -funsigned-char -funsigned-bitfields -DNDEBUG -I"E:\Programs\AVR\7.0\Packs\atmel\ATmega_DFP\1.3.300\include" -Os -ffunction-sections -fdata-sections -fpack-struct -fshort-enums -Wall -pedantic -mmcu=atmega4809 -B "E:\Programs\AVR\7.0\Packs\atmel\ATmega_DFP\1.3.300\gcc\dev\atmega4809" -c -std=c++11 -fno-threadsafe-statics -fkeep-inline-functions -v -MD -MP -MF "$(@:%.o=%.d)" -MT"$(@:%.o=%.d)" -MT"$(@:%.o=%.o)" -o "$@" "$<"
题:

这是兼容的C++编译器的实际预期行为，也就是说我做错了，还是这是avr-g++编译器的怪癖？

更新:

各种解决方案的调试器输出

最佳答案

这是编译器的预期行为。

编写A + B * C时，由于运算符优先级，所以等效于A + (B * C)。 B * C术语是单独评估的，而与以后的使用方式无关。 (否则，将很难查看C / C++代码并了解实际发生的情况。)

C / C++标准中有整数提升规则，有时可以通过在执行乘法之前将B和C提升为int或unsigned int类型来帮助您。这就是为什么您在x86 gcc上获得预期结果的原因，其中int具有32位。但是，由于avr-gcc中的int只有16位，因此整数提升对您来说不够好。因此，您需要将B或C强制转换为int32_t，以确保乘法结果也将是int32_t。例如，您可以执行以下操作:

A + (int32_t)B * C

关于c++ - 使用avr-g++的8b uC中的32b乘法与使用gcc的X86上的32b乘法，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/60124970/