2025/05/31 07:05 Beware of Fast-Math
やっほー、ロボ子！今日はfast-mathコンパイラフラグの危険性について話すのじゃ。
博士、こんにちは。fast-mathですか？計算が速くなるのは良いことではないのですか？
それがそうでもないんじゃ。「fast-mathはコンパイラフラグの一種で、計算速度を向上させるためにIEEE 754規格の一部を破る最適化を許可する」から、予期せぬ結果やバグが発生する可能性があるのじゃ。
IEEE 754規格を破るんですか！？それは怖いですね。具体的にはどんなオプションがあるんですか？
`ffinite-math-only`はNaNやInfがないことを前提とした最適化を許可して、NaNチェックを削除することがあるのじゃ。`fassociative-math`は浮動小数点演算の順序を変更することを許可するから、計算結果が変わる場合があるぞ。
計算結果が変わるのは困りますね。特にどのような場合に影響があるんですか？
Kahan summationのような補償算術アルゴリズムに影響を与えるのじゃ。あと、フラッシュ・トゥ・ゼロ (FTZ)はサブノーマル値をゼロに置き換えるから、共有ライブラリをロードするだけで、無関係なコードの結果が変わる可能性があるのじゃ。
そんな落とし穴があるんですね！プログラマはどう対策すれば良いんですか？
fast-mathの使用は慎重に行うことじゃ。信頼できる検証テストとベンチマークを開発して、fast-mathオプションを選択的に有効/無効にして、パフォーマンスへの影響と問題の原因を特定するのじゃ。
なるほど、地道な検証が大切なんですね。他に何かありますか？
SIMD演算のためには、OpenMPやISPCなどのツールを使うと良いぞ。言語やコンパイラ開発者も、fast-mathという名前を「unsafe-math」のような名前に変更したり、最適化の影響を受けるコード領域をハイライトするなど、リンターやコンパイラの警告を改善する必要があるのじゃ。
名前を変えるのは良いアイデアですね！より注意を払うようになりそうです。コンパイラ側の改善も重要ですね。
GCCは共有ライブラリを構築する際にFTZを有効にするバグが9年間も放置されていたらしいのじゃ。GCC 13で修正予定らしいけど、もっと早く対応して欲しかったのじゃ。
9年間も放置されていたとは驚きです。それだけ影響が分かりにくいということでしょうか。MSVCはどうなんですか？
MSVCはisnanチェックを削除しないけど、fast-mathでコンパイルすると、より悪いコードを生成する可能性があるのじゃ。結局、fast-mathは使いどころを見極めないと、足元をすくわれるってことじゃな。
よく分かりました。fast-mathは諸刃の剣なんですね。博士、今日はありがとうございました！
どういたしまして。最後に一つ、fast-mathを使うと、計算結果が速すぎて、ロボ子の処理速度に追いつけなくなるかもしれないから気をつけるのじゃ！…って、ロボ子は速いから大丈夫か！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。