为什么仅 -fno-signed-0 就可以实现优化，而似乎也需要 -ffinite-math-only (gcc）

手册页中没有任何内容表明-fno-signed-zeros暗示-ffinite-math-only：

-FNO 符号零

允许对忽略零符号的浮点算术进行优化。IEEE 算术指定了不同行为+0.0并-0.0值，然后禁止简化表达式，例如x+0.0或0.0*x(即使使用-ffinite-math-only)。 此选项意味着零结果的符号不显著。

默认值为 -fsigned-zero。

但是，如果情况确实如此，可以解释一些意见。我的代码中的问题归结为以下有点愚蠢的示例：

#include <complex>
std::complex<double> mult(std::complex<double> c, double im){
std::complex<double> jomega(0.0, im);
return c*jomega;
}

编译器会倾向于将乘法c*=jomega优化为类似于c={-omega*c.imag(), omega*c.real()}但是，IEEE 754 合规性和至少以下极端情况会阻止它：

A) 有符号零，例如omega=-0.0，c={0.0, -0.0}：

(c*jomega).real() = 0.0*0.0-(-0.0)*(-0.0) =  0.0
-c.imag()*omega   = -(-0.0)*(-0.0)        = -0.0  //different!

B) 无穷大，例如omega=0.0，c={inf, 0.0}：

(c*jomega).real() = inf*0.0-0.0*0.0 =  nan
-c.imag()*omega   = -(0.0)*(0.0)    = -0.0     //different!

C)nans，例如omega=0.0，c={inf, 0.0}：

(c*jomega).real() = nan*0.0-0.0*0.0 =  nan
-c.imag()*omega   = -(0.0)*(0.0)    = -0.0    //different!

这意味着，我们必须同时使用-ffinite-math-only(对于 B 和 C)和-fno-signed-zeros(对于 A)，以便进行上述优化。

但是，即使只打开了-fno-signed-zeros，如果我正确理解生成的汇编程序，gcc 也会执行上述优化(或查看下面的列表以查看效果)：

mult(std::complex<double>, double):
mulsd   %xmm2, %xmm1
movapd  %xmm0, %xmm3
mulsd   %xmm2, %xmm3
movapd  %xmm1, %xmm0
movapd  %xmm3, %xmm1
xorpd   .LC0(%rip), %xmm0
ret
.LC0:
.long   0
.long   -2147483648
.long   0
.long   0

我的第一个问题是，这可能是一个错误 - 但我手头的所有最近的 gcc 版本都会产生相同的结果，所以我可能错过了一些东西。

因此，我的问题是，为什么 gcc 仅在打开-fno-signed-zeros和没有-ffinite-math-only的情况下执行上述优化？

清单：

单独的mult.cpp以避免在编译过程中进行时髦的预计算

#include <complex>
std::complex<double> mult(std::complex<double> c, double im){
std::complex<double> jomega(0.0, im);
return c*jomega;
}

主.cpp：

#include <complex>
#include <iostream>
#include <cmath>
std::complex<double> mult(std::complex<double> c, double im);

int main(){
//(-nan,-nan) expected:
std::cout<<"case INF: "<<mult(std::complex<double>(INFINITY,0.0),
0.0)<<"n";
//(nan,nan) expected:
std::cout<<"case NAN: "<<mult(std::complex<double>(NAN,0.0),  0.0)<<"n"; 
}

编译并运行：

>>> g++ main.cpp mult.cpp -O2 -fno-signed-zeros -o mult_test
>>> ./mult_test
case INF: (-0,-nan)   //unexpected!
case NAN: (-0,nan)    //unexpected!