Коли ви використовуєте float і коли ви використовуєте double

Часто в своєму досвіді програмування мені потрібно приймати рішення, чи слід використовувати float або double для моїх реальних цифр. Іноді я ходжу за поплавком, іноді йду на подвійний, але справді це відчувається більш суб’єктивно. Якби я зіткнувся із захистом свого рішення, я, мабуть, не надавав обґрунтованих причин.

Коли ви використовуєте float і коли ви використовуєте double? Ви завжди використовуєте подвійний, лише коли є обмеження на пам’ять, ви переходите до плавання? Або ви використовуєте завжди float, якщо тільки вимога точності не вимагає, щоб ви використовували подвійний? Чи є деякі суттєві відмінності щодо обчислювальної складності основної арифметики між поплавком і подвійним? Які плюси і мінуси використання float або double? А ти навіть довгий подвійний використовував?

Вибір за замовчуванням для типу з плаваючою комою повинен бути double. Це також тип , який ви отримуєте з плаваючою точкою литералов без суфікса або (в C) стандартні функції , які працюють з числами з плаваючою точкою (наприклад exp, sinі т.д.).

float слід використовувати лише в тому випадку, якщо вам потрібно працювати з великою кількістю чисел з плаваючою комою (думати в порядку тисяч і більше), і аналіз алгоритму показав, що зменшений діапазон і точність не представляють проблеми.

long doubleможе використовуватися, якщо вам потрібен більший діапазон або точність, ніж doubleякщо це передбачено на вашій цільовій платформі.

Таким чином, floatі long doubleповинні бути зарезервовані для використання фахівцями, з doubleдля «кожен день» використання.

Рідко є причина використовувати float замість подвійного в коді, орієнтованому на сучасні комп'ютери. Додаткова точність знижує (але не усуває) ймовірність помилок округлення або іншої неточності, що спричинить проблеми.

Основні причини, з якими я можу подумати використовувати float, це:

1. Ви зберігаєте великі масиви чисел і вам потрібно зменшити споживання пам'яті програми.
2. Ви орієнтуєтесь на систему, яка не підтримує плаваючу крапку з подвійною точністю. До недавнього часу багато графічних карт підтримували лише плаваючі крапки з одною точністю. Я впевнений, що є безліч потужних та вбудованих процесорів, які також мають обмежену підтримку з плаваючою комою.
3. Ви орієнтуєтесь на обладнання, де одноточна швидша, ніж подвійна точність, і ваш додаток широко використовує арифметику з плаваючою комою. На сучасних процесорах Intel, я вважаю, що всі обчислення з плаваючою комою проводяться в подвійній точності, тому ви нічого не отримуєте тут.
4. Ви робите низькорівневу оптимізацію, наприклад, використовуючи спеціальні інструкції процесора, які працюють на декількох номерах одночасно.

Таким чином, в основному подвійний - це шлях, якщо ви не маєте апаратних обмежень або якщо аналіз не показав, що зберігання подвійних точних цифр істотно сприяє використанню пам'яті.

Використовуйте doubleдля всіх своїх розрахунків і тимчасових змінних. Використовуйте, floatколи вам потрібно підтримувати масив чисел - float[](якщо точність достатня), і ви маєте справу з десятками тисяч floatчисел.

Багато / більшість математичних функцій або операторів конвертують / повертають double, і ви не хочете повертати цілі до floatбудь-яких проміжних кроків.

Наприклад, якщо у вас є вхід 100 000 чисел з файлу або потоку і вам потрібно сортувати їх, поставте цифри у float[].

Деякі платформи (ARM Cortex-M2, Cortex-M4 тощо) не підтримують подвійну функцію (це завжди можна перевірити в посібнику з вашого процесора. Якщо немає попереджень або помилок щодо компіляції, це не означає, що код є оптимальним. подвійне можна наслідувати.). Ось чому вам може знадобитися дотримуватися int або float .

Якщо це не так, я б використовував подвійний .

Ви можете перевірити відому статтю Д. Голдберга («Що повинен знати кожен вчений-комп’ютер про арифметику з плаваючою комою»). Ви повинні подумати двічі, перш ніж використовувати арифметику з плаваючою комою. Є досить великий шанс, що вони взагалі не потрібні у вашій конкретній ситуації.

http://perso.ens-lyon.fr/jean-michel.muller/goldberg.pdf

Для проблем із реальним світом важливий поріг вибірки ваших даних, відповідаючи на це питання. Так само важлива і шумова підлога. Якщо вибраний тип даних перевищить будь-яке, користь від підвищення точності не принесе.

Більшість пробовідбірників у реальному світі обмежені 24-бітним ЦАП. Припускаючи, що 32 біти точності на обчисленнях у реальному світі повинні бути адекватними там, де значення і 24 біт точності.

Подвійна точність поставляється ціною в 2 рази. Тому обмеження використання подвійних елементів на плавках може різко скоротити слід / пропускну здатність пам’яті запущених програм.

Вибір, яку змінну використовувати між float та double, залежить від точності необхідних даних. Якщо потрібна відповідь, щоб мати незначну різницю від фактичної відповіді, кількість потрібних знаків після коми буде численною, і таким чином буде продиктовано, що цей подвійний буде використаний. Flolo відрубає частину десяткових знаків, зменшивши точність.

Зазвичай я використовую floatтип, коли мені не потрібна велика точність - наприклад, для грошей - що неправильно, але це те, що я звик неправильно робити.

З іншого боку, я використовую, doubleколи мені потрібна більша точність, наприклад для складних математичних алгоритмів.

Стандарт C99 говорить про це:

Існує три типи плаваючої точки: плаваюча, подвійна та довга подвійна. Подвійний тип забезпечує принаймні стільки точності, скільки поплавця, а довгий тип подвійний забезпечує принаймні стільки точності, скільки і подвійний. Набір значень float типу - це підмножина набору значень типу double; набір значень типу double є підмножиною набору значень типу long double.

Я ніколи насправді не використовував long double, але не використовую C / C ++ так сильно. Зазвичай я використовую динамічно набрані мови на зразок Python, де вам не потрібно дбати про типи.

Для отримання додаткової інформації про Double vs Float дивіться це запитання на сторінці SO .