掘根宝典之C语言基本数据类型详解2——浮点型常量,存储形式,后缀f/l,float,double,long double,浮点值上下溢

本文主要是介绍掘根宝典之C语言基本数据类型详解2——浮点型常量,存储形式,后缀f/l,float,double,long double,浮点值上下溢,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

浮点型常量

书写形式

在代码中,可以有多种形式书写浮点型常量。

C语言中的小数可以使用浮点数类型表示,主要有两种形式:

小数形式

这是最常见的表示形式,直接使用小数点后面带有数字的方式表示,例如:

float num1 = 3.14;
double num2 = 2.71828;

除了像3.14这么写,还有很多形式也是允许的,看下面

.2;     //相当于0.2
100.;  //相当于100.0
4e3;   //相当于4000
.8E2;  //想当于80

科学计数法形式

当小数很大或很小时,使用科学计数法可以更方便地表示,格式为

数字e指数或者数字E指数

例如:

float num3 = 1.2e-3;  // 1.2乘以10的-3次方,即0.0012
double num4 = 5.67E6;  // 5.67乘以10的6次方,即5670000

其实科学计数法也可以用来表示整数

3e2;//相当于300

十六进制形式

c99添加了一种新的浮点型常量的表现形式——用十六进制表示浮点型常量

十六进制的浮点型常量由两部分组成:一个十六进制的整数部分和一个十六进制的小数部分。

表示浮点型常量的一般形式为:

0x[整数部分].[小数部分]p[指数]

整数部分和小数部分都是十六进制数字,指数部分是一个整数,可以是正数或负数。

下面是几个示例:

float f1 = 0x1.8p0;   // 十六进制表示1.5
float f2 = 0x1p-2;    // 十六进制表示0.25
double d1 = 0x2.4p3;  // 十六进制表示18.0
double d2 = 0x1.8p-1; // 十六进制表示0.75

需要注意的是,浮点型常量的十六进制表示法可能会有精度损失,因为浮点数在内存中的存储形式是二进制的。在对浮点数做精确计算时,建议使用十进制的浮点型常量。

注意点

注意:不能在浮点型常量中间加空格

6 E2;//这是错的
3. 14;//这是错的

需要注意的是,使用浮点数类型表示小数时,由于浮点数的特性,可能会存在精度损失。如果需要更高精度的计算,可以考虑使用其他的数据类型或外部库。

存储形式

在默认情况下,编译器将浮点型常量存为double类型

例如

float a=4.0;

4.0被编译器存为double类型,进行赋值操作时将其截断为float类型的精度。

后缀改变存储形式 

上面那种存储形式虽然计算精度更高,但是会减慢程序的运行速度。

我们可以在浮点数后面·加入后缀f或者F可覆盖默认设置,编译器会将浮点型常量看作float类型进行存储。比如

2.3f;
3.4F;

 这两个数都会被存储为float类型。

同理的还有后缀l和L,它们可使浮点型常量成为long double类型

比如

2.3l;
3.4L;

浮点类型

C语言中的浮点类型包括float和double,long double。

浮点类型能表示包括小数在内更大范围的数。

float

在C语言中,float是一种基本的浮点数数据类型,用于表示单精度浮点数。单精度浮点数的存储大小为4个字节(32位),其中包含一个符号位、8个指数位和23个尾数位。

使用float类型可以表示的范围是从大约1.17549e-38到大约3.40282e+38,精度约为6位有效数字。通常,使用float类型来表示不需要非常高精度的浮点数。

示例使用float类型的变量:

float number1 = 3.14; // 直接赋值一个浮点数常量
float number2 = 1.2345e-3; // 使用科学计数法表示一个浮点数常量
float result = number1 + number2; // 浮点数运算

在使用float类型时,需要注意的是,浮点数的计算可能存在精度误差,因为浮点数的内部表示使用的是二进制,而不是十进制。如果需要更高精度的计算,可以考虑使用double类型。

double

在C语言中,double是一种基本的浮点数数据类型,用于表示双精度浮点数。双精度浮点数的存储大小为8个字节(64位),其中包含一个符号位、11个指数位和52个尾数位。

使用double类型可以表示的范围是从大约2.22507e-308到大约1.79769e+308,精度约为15位有效数字。双精度浮点数相对于单精度浮点数具有更高的精度和更大的范围。通常,使用double类型来表示需要较高精度的浮点数。

示例使用double类型的变量:

double number1 = 3.14159; // 直接赋值一个浮点数常量
double number2 = 1.23456789e-6; // 使用科学计数法表示一个浮点数常量
double result = number1 + number2; // 浮点数运算

在使用double类型时,同样需要注意浮点数计算可能存在精度误差。可以通过控制输出的格式或使用一些浮点数运算的技巧来减少这种误差的影响。另外,C语言中还有long double类型,它比double类型的精度更高,但在实际开发中很少使用。

long double

在C语言中,long double是一种扩展精度浮点数数据类型,用于表示具有更高精度的浮点数。long double类型的存储大小通常为10个字节或12个字节,可以根据不同的编译器和平台而有所差异。

使用long double类型可以达到比double类型更高的精度,但也会增加一些额外的存储空间和计算开销。

示例使用long double类型的变量:

long double number1 = 3.14159265358979323846; // 直接赋值一个浮点数常量
long double number2 = 1.234567890123456789e-10; // 使用科学计数法表示一个浮点数常量
long double result = number1 + number2; // 浮点数运算

需要注意的是,虽然long double类型的精度比double类型更高,但并不是所有的编译器都支持long double类型或者对其实现相同的精度。因此,在使用long double类型时,最好查看编译器的文档或者进行相关的测试以了解其精度和使用限制。

总结

在C语言中,浮点数可以进行算术运算和比较运算,还可以使用一些内置的数学函数进行数值计算。但是由于浮点数的精度限制,可能存在一些舍入误差。在进行浮点数的比较时,应该使用适当的误差范围进行比较,而不是直接进行精确的相等判断。

浮点值的上溢和下溢

上溢

在C语言中,当一个浮点数的值超出了其数据类型所能表示的范围时,就会发生上溢(overflow)。对于不同的浮点数据类型,上溢的行为可能会有所不同。

对于float类型,其范围约为正负3.4e38,当一个float类型的值超出这个范围时,就会发生上溢。上溢的结果通常为+/-INF,即正无穷大或负无穷大。如果上溢的浮点数是正数,则结果为+INF,如果是负数,则结果为-INF

对于double类型,其范围约为正负1.7e308,当一个double类型的值超出这个范围时,也会发生上溢,结果同样为正无穷大或负无穷大。

对于long double类型,其范围更大,因此上溢的情况相对较少发生。

示例:

#include<stdio.h>
int main()
{float f = 3.4e38*100.0f;  // 上溢printf("%f\n", f);  // 输出结果为 infdouble d = 1.7e308*100.0;  // 上溢printf("%lf\n", d); // 输出结果为 inflong double ld = 1.7e300*10000000000.0;  // 这个超过了double的上限,但在许多情况下具体的上限不太明确printf("%Lf\n", ld);  // 输出结果为 inf}

c语言规定,这种情况下,会给f,d,ld赋一个表示无穷大的值,且printf()显示该值为inf或者infinity(或者具有无穷含义的其他内容)

需要注意的是,浮点数运算时的上溢行为可能会因编译器和平台而有所不同,因此在编写浮点数计算时要注意范围限制和正确处理可能的上溢情况。如果超出了浮点数类型的表示范围,可以考虑使用更大精度的数据类型,如long double或者使用其他库来处理大数运算。

下溢

在C语言中,当一个浮点数的值小于其数据类型所能表示的最小值时,就会发生下溢(underflow)。下溢的行为也可能因不同的浮点数据类型而有所不同。

对于float类型,其最小正非零值约为1.2e-38,当一个float类型的值小于这个最小值时,就会发生下溢。下溢的结果通常为0。

对于double类型,其最小正非零值约为2.2e-308,当一个double类型的值小于这个最小值时,同样会发生下溢,结果也是0。

而对于long double类型,其最小正非零值可能会更小,因此下溢的情况相对较少发生。

示例:

#include<stdio.h>
int main()
{
float f = 1.0e-39;  // 下溢
printf("%f\n", f);  // 输出结果为 0.000000double d = 1.0e-309;  // 下溢
printf("%lf\n", d); // 输出结果为 0.000000long double ld = 1.0e-5000;  // 下溢
printf("%Lf\n", ld);  // 输出结果为 0.000000
}

需要注意的是,浮点数运算时的下溢行为可能会因编译器和平台而有所不同,因此在编写浮点数计算时要注意范围限制和正确处理可能的下溢情况。如果需要计算非常接近于零的浮点数,可以考虑使用更大精度的数据类型,如long double或者使用其他库来处理小数运算。

浮点数的易错点

我们来看个例子

#include<stdio.h>
int main()
{float a, b;a = 2.0e20 + 1.0;b = a - 1.0;printf("%f", b);}

在vs2022上运行后的结果是20938989899319012891892.000000,有的人就会好奇啊,这不应该是2.0e20吗?这是为什么呢?

原因是要正确计算,程序必须至少要存储21位数字。而float类型通常只能存储按指数比例缩小或放大的6或7位有效数字。在这种情况下,计算结果一定是错的。

如果我们把2.0e20改为2.0e4就可以得到正确的结果

#include<stdio.h>
int main()
{float a, b;a = 2.0e4 + 1.0;b = a - 1.0;printf("%f", b);}

自己去运行运行

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