浮動(float)和雙人——我應該用哪一個？(double – which one should i use?)的區別

（註：本文假設讀者瞭解電腦科學的基礎知識）...

（註：本文假設讀者瞭解電腦科學的基礎知識）

許多電腦科學專業的新手程式設計師/學生會問一些與他們所學的電腦科學領域相關的常見問題。大多數初級課程都是從現代計算機中使用的數制開始的，包括二進位制、十進位制、八進位制和十六進位制。這些是計算機數字格式，是計算機（或計算器和任何其他型別的數字計算機）中數值的內部表示形式。這些值儲存為“位分組”。

正如我們所知，計算機用一組二進位制數字來表示資料（即1和0的組合，例如，1111代表十進制中的15），因此，教授用於表示動態值範圍的不同數字格式是有意義的，因為它們構成了任何操作中計算/數字處理的基本塊。一旦在課堂上定義了數字系統（通常很糟糕），學生們就會傾向於使用同一型別（即浮點算術）中具有一定精度和數字範圍的不同數字格式。因此，他們被迫學習某些型別之間的細微差別。最常用的兩種資料型別是Float和Double，雖然它們的目標是相同的需求（即浮點運算），但它們的內部表示和對程式中計算的總體影響卻有很大的不同。不幸的是，許多程式設計師錯過了平面資料型別和雙資料型別之間的細微差別，最終在不應該首先使用它們的地方誤用了它們。最終導致專案其他部分的計算錯誤。

在本文中，我將透過C程式語言中的程式碼示例告訴您float和double之間的區別。我們開始吧！

浮動(float) vs. 加倍…怎麼回事？(double… what’s the deal?)

Float和Double是用於浮點算術運算的資料表示形式，想想你在數學類中計算的十進位制數，例如20.123、16.23、10.2等，它們不是整數（即2、5、15等），因此它們需要考慮二進制中的分數。因為所得的十進位制數（即20.123、16.23等）不能容易地用普通二進位制格式（即整數）表示。Float和Double的主要區別在於前者是單精度（32位）浮點資料，而後者是雙精度（64位）浮點資料型別。Double被稱為“Double”，因為它基本上是Float的雙精度版本。如果你計算的是一個巨大的數字（想想數字中成千上萬的0），那麼不準確度在雙精度中會更小，你不會損失太多的精度。

最好使用程式碼示例進行詳細說明。下麵是透過C語言提供的數學函式對Float和Double的操作：

#包括&lt；標準h&gt；

int main（）{

浮點數1=1.f/82；

浮點數m2=0；

對於（int i=0；我&lt；738; ++（一）

num2+=num1；

printf（“%.7g\n”，num2）；

雙num3=1.0/82；

雙num4=0；

對於（int i=0；我&lt；738; ++（一）

num4+=num3；

printf（“%.15g\n”，num4）；

getchar（）；

}

它列印以下內容：

9.000031

8.99999999999983

在這裡，您可以看到Float和Double在精度上的細微差別給出了完全不同的答案，儘管Double似乎比Float更精確。

以下是C中sqrt（）函式的示例：

#包括&lt；標準h&gt；

#包括&lt；數學.h&gt；

int main（）{

浮點數1=sqrt（2382719676512365.1230112312）；

雙num2=sqrt（2382719676512365.1230112312）；

printf（“%f\n”，num1）；

printf（“%f\n”，num2）；

getchar（）；

}

它提供以下輸出：

48813108

48813109.678778

在這裡，你可以看到雙精度的答案有更好的精度。

總之，浮點運算最好使用Double，因為C中的幾個標準數學函式都是在Double上執行的，而現代計算機對雙浮點運算的速度和效率都非常高。這就減少了對使用浮點的需求，除非您需要操作大量的浮點數（想想數字中有數千個0的大型陣列），或者您操作的系統不支援雙精度浮點，如許多GPU、低功耗裝置和某些平臺（ARM Cortex-M2、Cortex-M4、，等等）還不支援Double，那麼應該使用Float。此外，需要記住的一點是，某些gpu/cpu在浮點處理中工作得更好/更高效，比如在向量/矩陣的計算中，因此您可能需要檢視硬體規範手冊/文件，以便更好地決定應該為特定機器使用哪一個。

在針對現代計算機的程式碼中，很少有理由使用Float而不是Double。Double中的額外精度可以減少但不能消除舍入錯誤或其他可能導致程式其他部分出現問題的不精確性。許多數學函式或運算子轉換並返回Double，因此不需要將數字轉換回Float，因為那樣可能會丟失精度。對於浮點運算的詳細分析，我強烈建議您閱讀這篇很棒的文章(http://docs.oracle.com/cd/E19957-01/806-3568/ncg_goldberg.html).

總結

所以…簡而言之：

應該使用Float的位置：

如果您的目標是單精度比雙精度快的硬體。
您的應用程式大量使用浮點運算，比如成千上萬個數字加上成千上萬個0。
您正在進行非常低階的最佳化。例如，您正在使用一次操作多個數字/陣列/向量的特殊CPU指令（即SSE、SSE2、AVX等）。

結論

在本文中，我強調了Float和Double之間的區別，以及在特定的地方應該使用哪一個。可以說，在大多數地方盲目地使用Double更好，特別是當你瞄準現代計算機時，因為使用雙浮點演算法導致效率低下的可能性非常小。如果您有任何問題，那麼您可以在下麵的評論部分提問！

發表於 2021-06-24 19:49
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分類：科技

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