D3D修改浮点数精度

前几天策划要求给任务系统加上日常任务的功能，这个需求很简单：象wow一样，日常任务在每天某个时候定时刷新。在思考添加这个功能时，很直接想到的方案是服务器取出3个时间：任务上次完成时间（pre），当前时间（now）和当天刷新时间（refresh），然后经过一些较复杂的逻辑完成（此处省略xx字）。由于该方案需要涉及一些时间操作，而在lua和c++里面做日期时间的操作又是比较麻烦的一件事。水古给出了一个解法，很好的解决了这个问题：首先用当前时间（比如现在是18:00）减去当天刷新时间（比如wow的日常每天15:00刷新），这样就把时间对齐到前一天的0点，然后分别用当前时间和上次完成时间除以一天的秒数（24*60*60），就分别得到了当前时间和上次完成时间的天数，如果上次完成时间的天数小于当前时间的天数，则日常任务刷新。lua代码大致如下：

local now = os.time()

local pre = task.completed_time

local refresh = (15-8)*(60*60)  --减8是因为os.time()得到的是UTC时间，而北京时间是UTC+8

local pre_days = (pre-refresh)/(24*60*60)

local now_days = (now-refresh)/(24*60*60)

if(now_days > pre_days) then

       --刷新任务

end

很简洁，整个算法只需要一个时间函数——os.time()。

 

本以为这个功能就这样完成了，但经过反复测试，悲剧发生了：服务器的时间正确，客户端却有1分钟左右的偏差。同样的库，同样的脚本，却得到不同的时间。掘地三尺后发现在客户端中lua中的双精度浮点数经过加减运算后变成了单精度浮点数，由于精度问题导致产生一定的时间偏差——和谐的阳光照在杯具上，每一个杯具都笑开颜。

首先想到的还是lua库的问题，毕竟是在lua脚本里面精度变了，但我直接在c++里面写了一个简单的测试，发现精度也改变了。再次和几个朋友讨论这个问题，水古提到：DX会改变浮点精度，确实，我记忆中好像在哪看到过，搜索D3D sdk，在CreateDevice中发现D3DCREATE有这么一个选项

D3DCREATE_FPU_PRESERVE

Set the precision for Direct3D floating-point calculations to the precision used by the calling thread. If you do not specify this flag, Direct3D defaults to single-precision round-to-nearest mode for two reasons:

• Double-precision mode will reduce Direct3D performance.
• Portions of Direct3D assume floating-point unit exceptions are masked; unmasking these exceptions may result in undefined behavior.

很明显了，d3d在未指定该参数的时候会把FPU设置为单精度模式，其原因是因为处理单精度数据比双精度具备更好的性能。由于D3D默认修改了FPU，影响到了lua的精度（lua里面number只有double），造成了一定时间的误差。

至于性能问题，我是这样想的，以单个浮点运算来看，现代cpu对double和float的运算效率非常接近了，更多的效率考虑可能是cpu高速缓存的命中和内存带宽的暂用吧，毕竟double比float多一倍的数据量，而在3D环境中浮点运算大量存在。

 

最后说一下，该问题只是一个中间过程，最后把客户端时间修改成服务器的时间，在客户端就不用很精确的时间控制，所以这里暂时无需修改客户端代码，客户端仍然以默认的24位FPU精度模式运行，如何兼顾性能和精度，也就没去深究了。