Как исправить ошибки FLOATING-POINT-INVALID-OPERATION в CL-CFFI-GTK

Ошибки FLOATING-POINT-INVALID-OPERATION, с которыми вы сталкиваетесь при работе с CL-CFFI-GTK, возникают из-за того, что реализации Common Lisp перехватывают исключения с плавающей точкой при вызовах внешних функций в код GTK на C. Это происходит потому, что SBCL и другие реализации Lisp имеют более строгую обработку ошибок с плавающей точкой, чем код на C, что вызывает конфликты при вызове функций GTK через мост CFFI.

Содержание

• Понимание основной причины
• Специфические решения для SBCL
• Портативная обработка ловушек с плавающей точкой
• Решения для ECL и других реализаций
• Лучшие практики для стабильных приложений GTK
• Отладка и устранение неполадок

Понимание основной причины

Основная проблема заключается в разных стратегиях обработки ошибок с плавающей точкой между Common Lisp и C. Когда вы вызываете функции GTK через CFFI, базовый код C может выполнять операции, которые вызывают исключения с плавающей точкой, которые SBCL считает ошибками, но код на C обычно игнорирует.

Как объясняется в ошибке SBCL #1519630: “При вызовах внешних функций (с помощью sb-alien или обертки, такой как cffi), sbcl будет перехватывать ошибки с плавающей точкой, происходящие в коде C, и по умолчанию sbcl перехватывает ошибки, которые обычно не включены в коде C.”

Это проявляется в виде ошибок FLOATING-POINT-INVALID-OPERATION при выполнении, казалось бы, безобидных операций GTK, таких как gtk-widget-show-all, даже если те же операции работают нормально в нативных приложениях на C.

Специфические решения для SBCL

Использование sb-int:with-float-traps-masked

SBCL предоставляет макрос sb-int:with-float-traps-masked для временного отключения определенных ловушек с плавающей точкой во время вызовов внешних функций. На основе результатов исследования, вот рекомендуемый подход:

(sb-int:with-float-traps-masked (:invalid :inexact :overflow :underflow :divide-by-zero)
  (gtk-widget-show-all (make-instance 'gtk-window 
                                      :type :toplevel
                                      :title "hello")))

Этот подход упоминался в вопросе #28 как потенциальное решение для подобных проблем.

Глобальная конфигурация ловушек с плавающей точкой

Для более комплексных решений вы можете настроить режимы плавающей точки SBCL глобально. Как показано в cl-cffi-gtk gtk.package.lisp:

#+sbcl
(when (and (find-package "SB-EXT")
           (find-symbol "SET-FLOATING-POINT-MODES" (find-package "SB-EXT")))
  (funcall (find-symbol "SET-FLOATING-POINT-MODES" "SB-EXT")
           :traps '()))

Это отключает все ловушки с плавающей точкой глобально, что может быть необходимо для полной совместимости с GTK.

Портативная обработка ловушек с плавающей точкой

Для более портативного решения на разных реализациях Common Lisp рассмотрите использование библиотеки float-features. Эта библиотека предоставляет единый интерфейс для обработки ловушек с плавающей точкой на различных реализациях.

(float-features:with-float-traps-masked (:invalid :inexact :overflow :underflow :divide-by-zero)
  ;; Ваш код GTK здесь
  (gtk-widget-show-all (make-instance 'gtk-window 
                                      :type :toplevel
                                      :title "hello")))

В документации float-features показана поддержка:

• ABCL (:overflow :underflow)
• CCL (:overflow :underflow :inexact :invalid :divide-by-zero)
• CLISP (:underflow)
• CMUCL T
• ECL (:underflow :overflow :inexact :invalid :divide-by-zero)
• MEZZANO T
• SBCL T

Решения для ECL и других реализаций

Обработка специфичная для ECL

Из исследования также упоминалось, что ECL 16.1.3 имеет похожие проблемы. ECL поддерживает маскировку ловушек с плавающей точкой, но с другим синтаксисом:

;; Специфическая для ECL обработка ловушек с плавающей точкой
(ext:with-float-traps-masked (:invalid :inexact :overflow :underflow :divide-by-zero)
  ;; Ваш код GTK здесь
  )

Поддержка Clozure CL (CCL)

CCL также предоставляет возможности обработки ловушек с плавающей точкой:

(ccl:with-float-traps-masked (:invalid :inexact :overflow :underflow :divide-by-zero)
  ;; Ваш код GTK здесь
  )

Лучшие практики для стабильных приложений GTK

1. Оборачивайте все операции GTK

Создайте макрос-обертку, которая автоматически обрабатывает ловушки с плавающей точкой для всех операций GTK:

(defmacro with-safe-gtk (&body body)
  "Выполняет BODY с маскированными ловушками с плавающей точкой для безопасных операций GTK."
  (float-features:with-float-traps-masked 
      (:invalid :inexact :overflow :underflow :divide-by-zero)
    (progn ,@body)))

2. Инициализируйте GTK с правильной конфигурацией плавающей точки

Настраивайте режимы плавающей точки во время инициализации GTK, как показано в пакете cl-cffi-gtk:

(glib:at-init ()
  (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
    ;; Настраиваем режимы плавающей точки для совместимости с GTK
    #+sbcl
    (when (and (find-package "SB-EXT")
               (find-symbol "SET-FLOATING-POINT-MODES" (find-package "SB-EXT")))
      (funcall (find-symbol "SET-FLOATING-POINT-MODES" "SB-EXT")
               :traps '()))
    ;; Добавьте здесь другие специфичные для реализации конфигурации
    ))

3. Стратегии обработки ошибок

Реализуйте надежную обработку ошибок вокруг операций GTK:

(defun safe-gtk-widget-show-all (widget)
  "Отображает WIDGET с правильной обработкой ошибок для исключений с плавающей точкой."
  (handler-bind
      ((floating-point-invalid-operation
        (lambda (c)
          (warn "Ошибка с плавающей точкой в операции GTK: ~a" c)
          (continue c))))
    (gtk-widget-show-all widget)))

Отладка и устранение неполадок

Определение проблемных функций GTK

При столкновении с ошибками с плавающей точкой определите, какие именно операции GTK их вызывают:

;; Обертка для отладки для определения проблемных операций
(defun debug-gtk-operation (operation &rest args)
  "Оборачивает OPERATION GTK с отладкой для определения проблем с плавающей точкой."
  (handler-bind
      ((floating-point-invalid-operation
        (lambda (c)
          (format t "Ошибка с плавающей точкой в ~a с аргументами: ~a~%" operation args)
          (continue c))))
    (apply operation args)))

Логирование и мониторинг

Добавьте логирование для отслеживания возникновения ошибок с плавающей точкой:

(setf *debug-io* *standard-output*)
(setf *error-output* *standard-output*)

(defparameter *gtk-debug* nil)

(defun log-gtk-error (condition)
  "Логирует ошибки GTK для отладки."
  (when *gtk-debug*
    (format t "Ошибка GTK: ~a~%" condition))
  (continue condition))

;; Используйте обработчик ошибок глобально
(handler-case
    (ваш-код-gtk)
  (floating-point-invalid-operation (c)
    (log-gtk-error c)))

Тестирование разных версий GTK

Исследования показывают, что разные версии GTK могут иметь разное поведение с плавающей точкой. Рассмотрите возможность тестирования с разными версиями GTK для выявления проблем совместимости.

Заключение

Для решения ошибок FLOATING-POINT-INVALID-OPERATION в CL-CFFI-GTK:

1. Используйте правильную маскировку ловушек с плавающей точкой с реализациями-специфичными или портативными решениями, такими как float-features
2. Настраивайте режимы плавающей точки во время инициализации GTK, особенно для SBCL
3. Реализуйте надежную обработку ошибок вокруг всех операций GTK
4. Создавайте макросы-обертки для обеспечения последовательной обработки ловушек с плавающей точкой во всем приложении
5. Рассмотрите альтернативные реализации, если проблемы сохраняются с вашей текущей настройкой

Ключевое понимание заключается в том, что это известная проблема в интерфейсе Common Lisp ↔ GTK C, и правильная конфигурация ловушек с плавающей точкой необходима для стабильной работы. Большинство пользователей успешно решают проблему либо с глобальной конфигурацией ловушек с плавающей точкой, либо с маскировкой на каждую операцию с помощью with-float-traps-masked.

Для дальнейшей разработки следите за репозиторием cl-cffi-gtk на GitHub для обновлений по обработке плавающей точки, так как это активная область улучшения для библиотеки.

Источники

1. Ошибка SBCL #1519630 - Ловушки с плавающей точкой вызываются внешним кодом
2. Вопрос cl-cffi-gtk #28 - Ошибка деления на ноль в GTK-MAIN
3. cl-cffi-gtk gtk.package.lisp - Конфигурация плавающей точки
4. Документация библиотеки Float-Features
5. Quickdocs cl-liballegro - Обработка ошибок с плавающей точкой
6. Вопрос Quicklisp #743 - Ошибки с плавающей точкой с cl-cffi-gtk
7. CLiki: cl-cffi-gtk - Информация о библиотеке
8. Учебник GTK 3 для Lisp - Установка и использование