C语言中关于float、double、long double精度及数值范围理解

2023-05-16

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IEEE754
浮点数的表示方法。C语言里对float类型数据的表示范围为-3.4*10^38+3.4*10^38double-1.7*10^-308~1.7*10^308long double-1.2*10^-4932~1.2*10^4932.

类型

比特(位)数

有效数字

数值范围

float

32

6~7

-3.4*10^38+3.4*10^38

double

64

15~16

-1.7*10^-308~1.7*10^308

long double

128/

18~19

-1.2*10^-4932~1.2*10^4932

究竟如何计算该范围,分析如下:

对于单精度浮点数(float)来说,符号位一位,指数位8位,尾数23位。指数能够表示的指数范围为-128~127。尾数为23位。

floatdouble的精度是由尾数的位数来决定的。浮点数在内存中是按科学计数法来存储的,其整数部分始终是一个隐含着的“1”,由于它是不变的,故不能对精度造成影响。float2^23 = 8388608,一共七位,这意味着最多能有7位有效数字,但绝对能保证的为6位,也即float的精度为6~7位有效数字;double2^52 = 4503599627370496,一共16位,同理,double的精度为15~16位。

其中负指数决定了浮点数所能表达的绝对值最小的非零数;而正指数决定了浮点数所能表达的绝对值最大的数,也即决定了浮点数的取值范围。float的范围为-2^128 ~ +2^128,也即-3.40E+38 ~ +3.40E+38double的范围为-2^1024 ~ +2^1024,也即-1.79E+308 ~+1.79E+308

float为例,如下表

符号

尾数

指数

1

23

8

数符(+-

小数部分(决定精度)

-127~128 指数(决定范围)

例如:

+1.1111111111111111111111*2^127小数点后面231,由于尾数的范围12,其最高位总为1,故只需存取小数部分,所以小数为是231),约等于2*2^127=3.4*10^38。为3.4*10^38负数亦然。

Double的计算与此类似,double的符号位为63位,指数为6252位,共11位。表示的范围为-10241023。尾数为510。表示的范围为+1.1111111111111111..11111*2^1023小数点后面521)为1.7*10^308。负数亦然。

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