從一個問題引入
如果你以前接觸過C語言，那么對下面的這段代碼一定很熟悉:
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#include <stdio.h>int main(void){ float f_num1 = 21.75; float f_num2 = 13.45; printf("f_num1 = %f\n", f_num1); printf("f_num2 = %f\n", f_num2); printf("f_num1 + f_num2 = %f\n", f_num1 + f_num2); return 0;} |
相信很多人不用運行，能夠直接報出答案, f_num1 = 21.75 , f_num2 = 13.45 , f_num1 + f_num2 = 35.2 ，無論是從常識還是理論角度都不難理解。
下面我們運行一下程序，驗證我們的猜測正不正確：
f_num1 = 21.750000
f_num2 = 13.450000
f_num1 + f_num2 = 35.200001
f_num1 和 f_num2 的結果和我們預想的一樣，之所以后面多了四個0，是因為 %f 默認保留6位有效數字。但是 f_num1 + f_num2 的結果是什么鬼，這個 35.200001 是從哪里來的？
是不是一下子顛覆了我們的認知？
驚不驚喜，意不意外，刺不刺激？是不是發現自從學了C語言，連簡單的算術都不會算了？
別急，還有更令你崩潰的。
如果是C++呢
下面我們看看以上程序的C++版本：
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#include<iostream>using namespace std;int main(void){ float f_num1 = 21.75; float f_num2 = 13.45; cout << "f_num1 = " << f_num1 << endl; cout << "f_num2 = " << f_num2 << endl; cout << "f_num1 + f_num2 = " << f_num1 + f_num2 << endl; return 0;} |
直接來看輸出結果吧：
f_num1 = 21.75
f_num2 = 13.45
f_num1 + f_num2 = 35.2
很神奇是不是？因為這個結果看起來正常多了。
看到這里，相信我們的心里都有老大一個疑問：為什么C程序和C++程序對同樣的數字處理，輸出的結果卻不一樣的？ cout 到底做了些什么？
cout的神奇之處
為了驗證cout對浮點數的處理，我們不妨看一下下面的程序：
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#include <iostream>using namespace std;int main(void){ float num1 = 5; float num2 = 5.00; float num3 = 5.14; float num4 = 5.140000; float num5 = 5.123456; float num6 = 5.987654321; cout << "num1 = " << num1 << endl; cout << "num2 = " << num2 << endl; cout << "num3 = " << num3 << endl; cout << "num4 = " << num4 << endl; cout << "num5 = " << num5 << endl; cout << "num6 = " << num6 << endl; return 0;} |
看結果來分析比較直觀，運行以上程序，結果如下：
num1 = 5
num2 = 5
num3 = 5.14
num4 = 5.14
num5 = 5.12346
num6 = 5.98765
從 num1 和 num2 ， num3 和 num4 這兩組結果可以知道， cout 對于 float 類型數值小數點后面的0是直接省去了的（這點和C語言格式化輸出的%g有點像）。
從 num5 和 num6 兩組結果不難分析出， cout 對于浮點型數值，最多保留6位有效數字。
以上是cout處理浮點數時的特點，應該記住。
事實上，我們使用 iostream 庫里的 cout.setf 不難使 cout 恢復精度。我們對上面的代碼修改如下：
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#include<iostream>using namespace std;int main(void){ float f_num1 = 21.75; float f_num2 = 13.45; cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield); cout << "f_num1 = " << f_num1 << endl; cout << "f_num2 = " << f_num2 << endl; cout << "f_num1 + f_num2 = " << f_num1 + f_num2 << endl; return 0;} |
輸出的結果就與C語言版本一模一樣了：
f_num1 = 21.750000
f_num2 = 13.450000
f_num1 + f_num2 = 35.200001
答案呼之欲出
文章寫到這里，相信你已經看出來問題的所在了。
不錯，之所以結果不一樣，正是由于精度引起的！
讓我們回顧一下官方教材里關于 float 精度的描述：
浮點型和表示單精度、雙精度和擴展精度值。 C++ 標準指定了一個浮點數有效位數的最小值，然而大多數編譯器都實現了更高的精度。 通常， float 以一個字（32比特）來表示， double 以2個字（64比特）來表示， long double 以3或4個字（96或128比特）來表示。一般來說，類型 float 和 double 分別有7和16個有效位；類型 long double 則常常被用于有特殊浮點需求的硬件，它的具體實現不同，精度也各不相同。（ 《C++ Primer第五版》 ）
由以上描述，我們不難知道，對于 float 來說，最多只有7個有效位，這也就意味著，當實際存儲的精度大于 float 的精度范圍時，就會出現精度丟失現象。
為了進一步佐證上述問題，我們不妨將 float 的數值放大10億倍，看看里面存儲的值到底是多少：
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#include<iostream>using namespace std;int main(void){ float f_num1 = 21.75; float f_num2 = 13.45; cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield); int billion = 1E9; float f_num10 = f_num1 * billion; float f_num20 = f_num2 * billion; cout << "f_num1 = " << f_num1 << endl; cout << "f_num2 = " << f_num2 << endl; cout << "f_num10 = " << f_num10 << endl; cout << "f_num20 = " << f_num20 << endl; return 0;} |
以上程序運行結果如下：
f_num1 = 21.750000
f_num2 = 13.450000
f_num10 = 21749999616.000000
f_num20 = 13449999360.000000
由此我們不難推斷，21.75在實際存儲時，并不是存儲的21.75，而是21.749999616，同樣的，12.45存儲的是12.449999360，這樣計算出來之后自然就會造成結果的不正確。
再看一個例子
我們再來看一個精度丟失造成運算結果不正確的例子。
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#include<iostream>using namespace std;int main(void){ float num1 = 2.3410E23; float num2 = num1 + 1.0f; cout << "num2 - num1 = " << num2 - num1 << endl; return 0;} |
如果精度不丟失，運算結果應該為1才對，可是因為精度丟失，導致最后的加1實際和沒加效果一樣，計算出來的結果是0。
num2 - num1 = 0
怎么解決
那么，既然float有這么多稀奇古怪的問題，應該怎么去解決和避免呢？
首先，當然推薦大家在編程時盡量使用高精度的浮點類型
比如double就比float精度要高，很多時候，使用double能夠避免很多問題，比如本文一開始提到的問題，如果使用double就能完美解決：
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#include <stdio.h>int main(void){ double f_num1 = 21.75; double f_num2 = 13.45; printf("f_num1 = %lf\n", f_num1); printf("f_num2 = %lf\n", f_num2); printf("f_num1 + f_num2 = %lf\n", f_num1 + f_num2); return 0;} |
大家可以自己運行一下看看結果。
double 類型可以解決大部分精度丟失問題，基本上滿足日常使用了，但是仍然不能避免精度丟失（ double 也有精度限制），這時候就需要想另外的方法來解決了。
萬能的cout
前面提到過， cout 其實是可以解決這種精度丟失問題的，所以如果不是對效率要求過高或者要求格式化輸出（其實 cout 也可以實現格式化輸出，此處不詳細展開）必須使用 printf ，在編寫C++程序時，建議使用 cout 代替 printf 。
寫在最后
本文只是簡單的介紹了一下浮點型數值的精度問題，如果要深入細究，肯定不止這么多內容，比如浮點型數值在內存中是如何存儲的？在字節里是如何分布 的？這才是真正核心的原理部分。在這里只淺嘗輒止地講述了一下，但相信閱讀者已經對精度問題有了一個初步的認識。
到此這篇關于C語言中魔性的float浮點數精度問題的文章就介紹到這了,更多相關C語言float浮點數精度 內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
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