Баг в среде ардуино

@SergeyKagen · Регистрация: 02.04.2018

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Нашёл баг в среде Ардуино. Может быть конечно у меня корявые руки, но в принципе как говориться, тут ломаться-то нечему.

Есть функция pow(x, 3); = и вот она творит чудеса.

если вызвать её и посчитать к примеру pow(-48, 3)/48; результат вычислений будет -2304 всё верно, но стоит заключить в цикл и перебирать переменную x, как начинается магия. почему-то результат вычислений функции -2303, хотя с квадратом данная функция считает всё правильно. Решил разобраться с этим вопросом и выяснил что при значениях -48 функция pow(x,3) выдаёт ответ -110591 (а должно быть -110592) поэтому при делении получается число -2 303,9791666666666666666666666667 что даёт округление к ближайшему меньшему -2303. Если заменить функцию простым умножением x*x*x/48 = то результат вычислений сразу становится правильным.

Интересный баг, по отдельности функция вычисляет число верно, но стоит её загнать в цикл, как происходит магия кривого вычисления.
Немного дописав программу увидел подобный баг в числах
-60, -48, -36, и других числах кратные 12... что за... магия...

C++

signed long y_1 = 0;
signed long y_2 = 0;
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
   for (signed long x = -60; x<60; x++) {
     y_1 = x * x * x / 48;
     y_2 = pow(x,3)/48;
     Serial.print(x);
     Serial.print(":->");
     Serial.print(y_1);
     Serial.print(",");
     Serial.println(y_2);
   }
}
 
 
void loop() {}

@SergeyKagen · 02.06.2022, 12:58 **[ТС]**

Кстати, добавлю, на чистом языке C++ он считает верно, значит виноват сам компилятор дурины и его корявая функция pow?

@sharpey · 05.06.2022, 15:53

Сообщение от SergeyKagen

Нашёл баг в среде Ардуино.

Хм. Посмотрим.

Сообщение от SergeyKagen

Может быть конечно у меня корявые руки, но в принципе как говориться, тут ломаться-то нечему.

Настоящий критерий истины - практика, верно? Вот и напишем проверку на чистом Си с использованием стандартной библиотеки avr-libc-2.0.0 и компилятора GCC-11.1 для AVR, запустим под настоящим "железом" в виде ATmega8A. У Вас какая версия компилятора была использована?

C

#include <math.h>
#include <avr/io.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include "uart.h"
 
#define BUFSIZE 12
#define SERIAL_SPEED (57600)
 
signed long y_1, y_2;
 
char* intToStr(int32_t Number) {
  static char txtBuf[BUFSIZE];
  char *Buf = txtBuf;
  uint8_t IntLen = 1;
  uint16_t Power = 1;
 
  memset(txtBuf, 0, BUFSIZE);
  if (0 == Number) {
    *Buf = '0';
    return txtBuf;
  }
  if (Number < 0) {
    Number = ~Number + 1;
    *Buf++ = '-';
  }
  do {
    Power *= 10;
    if (Power <= Number)
      ++IntLen;
  } while (Power < Number);
  Buf += IntLen - 1;
  do {
    *Buf = (char)(Number % 10 + '0');
    Number = Number / 10;
    --Buf;
  } while (0 != Number);
  return txtBuf;
}
 
int main(void) {
  DDRD = _BV(PD1); // TXD на выход для вывода на UART
  PORTD = 0;
  uartInit(SERIAL_SPEED);
  while (1) {
    for (signed long x = -60; x < 60; x++) {
      y_1 = x * x * x / 48;
      y_2 = pow(x, 3) / 48;
      uartSendString(intToStr(x));
      uartSendString(":->");
      uartSendString(intToStr(y_1));
      uartSendChar(',');
      uartSendString(intToStr(y_2));
      uartSendChar('\n');
    }
    uartSendString("pow(-24.0, 3.0)/48.0 = ");
    uartSendString(intToStr(pow(-24.0f, 3.0f) / 48.0f));
    uartSendChar('\n');
    
    uartSendString("pow(-12.0, 3.0)/48.0 = ");
    uartSendString(intToStr(pow(-12.0f, 3.0f) / 48.0f));
    uartSendChar('\n');
    
    uartSendString("pow(12.0, 3.0)/48.0 = ");
    uartSendString(intToStr(pow(12.0f, 3.0f) / 48.0f));
    uartSendChar('\n');
    
    uartSendString("pow(36.0, 3.0)/48.0 = ");
    uartSendString(intToStr(pow(36.0f, 3.0f) / 48.0f));
    uartSendChar('\n');
 
    uartSendString("pow(48.0, 3.0)/48.0 = ");
    uartSendString(intToStr(pow(48.0f, 3.0f) / 48.0f));
    uartSendChar('\n');
  }
}

Выдача в терминал:

Кликните здесь для просмотра всего текста

-60:->-4500,-4500
-59:->-4278,-4278
-58:->-4064,-4064
-57:->-3858,-3858
-56:->-3658,-3658
-55:->-3466,-3466
-54:->-3280,-3280
-53:->-3101,-3101
-52:->-2929,-2929
-51:->-2763,-2763
-50:->-2604,-2604
-49:->-2451,-2451
-48:->-2304,-2303
-47:->-2162,-2162
-46:->-2027,-2027
-45:->-1898,-1898
-44:->-1774,-1774
-43:->-1656,-1656
-42:->-1543,-1543
-41:->-1435,-1435
-40:->-1333,-1333
-39:->-1235,-1235
-38:->-1143,-1143
-37:->-1055,-1055
-36:->-972,-971
-35:->-893,-893
-34:->-818,-818
-33:->-748,-748
-32:->-682,-682
-31:->-620,-620
-30:->-562,-562
-29:->-508,-508
-28:->-457,-457
-27:->-410,-410
-26:->-366,-366
-25:->-325,-325
-24:->-288,-287
-23:->-253,-253
-22:->-221,-221
-21:->-192,-192
-20:->-166,-166
-19:->-142,-142
-18:->-121,-121
-17:->-102,-102
-16:->-85,-85
-15:->-70,-70
-14:->-57,-57
-13:->-45,-45
-12:->-36,-35
-11:->-27,-27
-10:->-20,-20
-9:->-15,-15
-8:->-10,-10
-7:->-7,-7
-6:->-4,-4
-5:->-2,-2
-4:->-1,-1
-3:->0,0
-2:->0,0
-1:->0,0
0:->0,0
1:->0,0
2:->0,0
3:->0,0
4:->1,1
5:->2,2
6:->4,4
7:->7,7
8:->10,10
9:->15,15
10:->20,20
11:->27,27
12:->36,35
13:->45,45
14:->57,57
15:->70,70
16:->85,85
17:->102,102
18:->121,121
19:->142,142
20:->166,166
21:->192,192
22:->221,221
23:->253,253
24:->288,287
25:->325,325
26:->366,366
27:->410,410
28:->457,457
29:->508,508
30:->562,562
31:->620,620
32:->682,682
33:->748,748
34:->818,818
35:->893,893
36:->972,971
37:->1055,1055
38:->1143,1143
39:->1235,1235
40:->1333,1333
41:->1435,1435
42:->1543,1543
43:->1656,1656
44:->1774,1774
45:->1898,1898
46:->2027,2027
47:->2162,2162
48:->2304,2303
49:->2451,2451
50:->2604,2604
51:->2763,2763
52:->2929,2929
53:->3101,3101
54:->3280,3280
55:->3466,3466
56:->3658,3658
57:->3858,3858
58:->4064,4064
59:->4278,4278
pow(-24.0, 3.0)/48.0 = -288
pow(-12.0, 3.0)/48.0 = -36
pow(12.0, 3.0)/48.0 = 36
pow(36.0, 3.0)/48.0 = 972
pow(48.0, 3.0)/48.0 = 2304

Действительно, на числах кратных 12, в цикле for() функция pow() "ломается", занижая результат. Однако если подставить числа непосредственно в аргументы функции pow, например, (-24.0, 3.0) / 48.0, то вывод будет верным. Согласно спецификации, аргументы и возвращаемый результат функцией pow() имеет тип double. В цикле for() аргументы и результат имеют целочисленный тип со знаком. Аргумент x у Вас приращивается на целочисленную единицу (+1), а не +1.0f (если понимаете эту тонкость).
Строго говоря, выявленная особенность находится не в среде Arduino, а в компиляторе AVR-GCC, который используется для сборки ПО.
Вспомогательная библиотечка UART для вывода в консоль, файлы прошивок примера под ATmega8A и ATmega328p приложены в архиве.

Новые блоги и статьи
Книги и учебные ресурсы по C# InfoMaster 08.01.2025 Базовые учебники и руководства Одной из лучших книг для начинающих является "C# 10 и . NET 6 для начинающих" Эндрю Троелсена и Филиппа Джепикса . Книга последовательно раскрывает основные концепции. . .	Что такое NullReferenceException и как исправить? InfoMaster 08.01.2025 NullReferenceException - одно из самых распространенных исключений, с которым сталкиваются разработчики на C#. Это исключение возникает при попытке обратиться к членам объекта (методам, свойствам или. . .	Что такое Null Pointer Exception (NPE) и как это исправить? InfoMaster 08.01.2025 Null Pointer Exception (NPE) - это одно из самых распространенных исключений в Java, которое возникает при попытке использовать ссылку на объект, значение которой равно null. Это исключение относится. . .	Русский язык в консоли C++ InfoMaster 08.01.2025 При разработке программ на C++ одной из частых проблем, с которой сталкиваются русскоязычные программисты, является корректное отображение кириллицы в консольных приложениях. Эта проблема особенно. . .	Telegram бот на C# InfoMaster 08.01.2025 Разработка ботов для Telegram стала неотъемлемой частью современной экосистемы мессенджеров. C# предоставляет мощный и удобный инструментарий для создания разнообразных ботов, от простых. . .	Использование GraphQL в Go (Golang) InfoMaster 08.01.2025 Go (Golang) является одним из наиболее популярных языков программирования, используемых для создания высокопроизводительных серверных приложений. Его архитектурные особенности и встроенные. . .
Что лучше использовать при создании класса в Java: сеттеры или конструктор? Alexander-7 08.01.2025 Вопрос подробнее: На вопрос: «Когда одновременно создаются конструктор и сеттеры в классе – это нормально?» куратор уточнил: «Ваш класс может вообще не иметь сеттеров, а только конструктор и геттеры. . .	Как работать с GraphQL на TypeScript InfoMaster 08.01.2025 Введение в GraphQL и TypeScript В современной разработке веб-приложений GraphQL стал мощным инструментом для создания гибких и эффективных API. В сочетании с TypeScript, эта технология. . .	Счётчик на базе сумматоров + регистров и генератора сигналов согласования. Hrethgir 07.01.2025 Создан с целью проверки скорости асинхронной логики: ранее описанного сумматора и предополагаемых fast регистров. Регистры созданы на базе ранее описанного, предполагаемого fast триггера. То-есть. . .	Как перейти с Options API на Composition API в Vue.js BasicMan 06.01.2025 Почему переход на Composition API актуален В мире современной веб-разработки фреймворк Vue. js продолжает эволюционировать, предлагая разработчикам все более совершенные инструменты для создания. . .	Архитектура современных процессоров inter-admin 06.01.2025 Процессор (центральный процессор, ЦП) является основным вычислительным устройством компьютера, которое выполняет обработку данных и управляет работой всех остальных компонентов системы. Архитектура. . .	История создания реляционной модели баз данных, правила Кодда Programming 06.01.2025 Предпосылки создания реляционной модели В конце 1960-х годов компьютерная индустрия столкнулась с серьезными проблемами в области управления данными. Существовавшие на тот момент модели данных -. . .

@SergeyKagen 7 / 8 / 2 Регистрация: 02.04.2018 Сообщений: 495
	02.06.2022, 12:58 [ТС]	2
	Кстати, добавлю, на чистом языке C++ он считает верно, значит виноват сам компилятор дурины и его корявая функция pow? 0

	05.06.2022, 15:53