コンパイラ(?)で演算結果が変わる

Question

前提

コンパイラ(?)を変えると、割り算の結果が変わって困ります。

実現したいこと

コード上の計算で、int型の10を得たいです。floatの結果は10になっているのに、int型に式を入れるとなぜかg++の方だけ結果が9になります。paiza.io/ja/projects/newの方で試してみると全て結果が10となります。
どちらも、一旦float変数に代入してからキャストすると10が得られます。わざわざfloatの変数を経由するのが気に食わないので、g++で直接int型に10が入るようにしたいです。

発生している問題

//--g++の結果
10
9
10

//--paiza.io/ja/projects/newの結果
10
10
10

該当のソースコード

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    float a = -1;
    float b = 1;
    float d = 0.2;
    float float_res = (b-a)/d;
    int int_res = (b-a)/d;
    int int_res2 = (int)float_res;
    cout << float_res << endl;
    cout << int_res << endl;
    cout << int_res2 << endl;
    return 0;
}

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

gcc version 9.2.0 (MinGW.org GCC Build-2)
paiza.io/ja/projects/new

Comments

[episteme]

float/double の演算には誤差がつきもの。
2.0/0.2 がぴったり 10.0 になることを期待してはいけない。

[dameo]

10進数の0.2は2進数では綺麗に表現できませんからね。
でもこのままではmingwだけ結果が違うのが可哀想なので新しめなもので実験してみました。

$ cat hoge.sh
cat >hoge.cpp <<EOF
#include <iostream>
int main(void){
std::cout << __VERSION__ << std::endl;
float a = -1.f, b = 1.f, d = .2f;
std::cout << static_cast<int>((a - b) / d) << std::endl;
return 0;
}
EOF
g++ --version
g++ -g -Wall -pedantic hoge.cpp -o hoge
./hoge
ldd hoge

$ sh hoge.sh
g++.exe (Rev6, Built by MSYS2 project) 12.2.0
Copyright (C) 2022 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

12.2.0
-10
ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffca8df0000)
KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffca7bb0000)
KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffca6960000)
msvcrt.dll => /c/WINDOWS/System32/msvcrt.dll (0x7ffca87f0000)
libstdc++-6.dll => /mingw64/bin/libstdc++-6.dll (0x7ffc1fca0000)
libgcc_s_seh-1.dll => /mingw64/bin/libgcc_s_seh-1.dll (0x7ffc907c0000)
libwinpthread-1.dll => /mingw64/bin/libwinpthread-1.dll (0x7ffc94030000)

$
一応他のと変わらないようです。hoge.cppをpaiza.ioで実行した結果は
Clang 10.0.0
-10
でした。↓ではいろいろなコンパイラの結果を試せます。
https://godbolt.org/z/Y93sojKK5

[melian]

例えば fesetround で rounding mode を FE_TOWARDZERO に変更すれば、以下の様な結果になります。

https://wandbox.org/permlink/WbjJfJtk3ZkJIdcG

しかし、implicit conversion だけ異なるというのは不可解ではありますが。。。まぁ、標準のデフォルト値である FE_TONEAREST を指定してみて結果が変わるかどうかを確認してみるのもよいかもしれません。

[dameo]

暗黙的変換だけだったとは…
元のコードに直してmingwで実行し直しました

$ cat hoge.sh
cat >hoge.cpp <<EOF
#include <iostream>
int main(void){
std::cout << __VERSION__ << std::endl;
using namespace std;
float a = -1;
float b = 1;
float d = 0.2;
float float_res = (b-a)/d;
int int_res = (b-a)/d;
int int_res2 = (int)float_res;
cout << float_res << endl;
cout << int_res << endl;
cout << int_res2 << endl;
return 0;
}
EOF
g++ --version
g++ -g -Wall -pedantic hoge.cpp -o hoge
./hoge
ldd hoge

$ sh hoge.sh
g++.exe (Rev6, Built by MSYS2 project) 12.2.0
Copyright (C) 2022 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

12.2.0
10
10
10
ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffca8df0000)
KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffca7bb0000)
KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffca6960000)
msvcrt.dll => /c/WINDOWS/System32/msvcrt.dll (0x7ffca87f0000)
libstdc++-6.dll => /mingw64/bin/libstdc++-6.dll (0x7ffc51c40000)
libwinpthread-1.dll => /mingw64/bin/libwinpthread-1.dll (0x7ffc83360000)
libgcc_s_seh-1.dll => /mingw64/bin/libgcc_s_seh-1.dll (0x7ffc85240000)

$

結果は変わらずのようでした。

[Suisoniumu]

参考になりました
ありがとうございました

Answer 1

言語仕様上、定義されきっていない箇所においてはコンパイラごとに異なる結果になりえます。

これは小数型に限ったことではありません。

小数計算での誤差は当然です。

0.2は２進数化すると有限桁で収まらないです。つまり、必ず誤差が発生します。計算過程で整数になると期待するのは、無理があります。小数計算で統一しましょう。

Answer 2

どちらも、一旦float変数に代入してからキャストすると10が得られます。わざわざfloatの変数を経由するのが気に食わないので、g++で直接int型に10が入るようにしたいです。

浮動小数点の演算はdoubleでなされます（で、コンパイラのバージョンにより、もっと他の精度で計算されたりなんかします）
floatでキャストすると結果が変わるのはそのせいですね

で、演算の結果ってのは、あなたの個人的な都合によって変わるもんじゃありません