Когда вы используете поплавок и когда вы используете двойной

Часто в моем опыте программирования мне нужно принять решение, использовать ли мне float или double для моих реальных чисел. Иногда я иду на поплавок, иногда я иду на двойной, но на самом деле это кажется более субъективным. Если бы мне пришлось встать на защиту моего решения, я бы, вероятно, не привел веских причин.

Когда вы используете float и когда вы используете double? Всегда ли вы используете double, только при наличии ограничений памяти вы идете на float? Или вы используете всегда float, если требование точности не требует двойного? Есть ли существенные различия в вычислительной сложности базовой арифметики между float и double? Каковы плюсы и минусы использования float или double? И ты даже использовал длинный двойной?

Выбор по умолчанию для типа с плавающей точкой должен быть double. Это также тип, который вы получаете с литералами с плавающей точкой без суффикса или (в C) стандартными функциями, которые работают с числами с плавающей точкой (например exp, sinи т. Д.).

float следует использовать только в том случае, если вам нужно оперировать множеством чисел с плавающей точкой (думайте в порядке тысяч или более), и анализ алгоритма показал, что уменьшенный диапазон и точность не представляют проблемы.

long doubleможет использоваться, если вам нужен больший диапазон или точность, чем double, и если это обеспечивает это на вашей целевой платформе.

Таким образом, floatи long doubleдолжны быть зарезервированы для использования специалистами, doubleдля "повседневного" использования.

В кодах, ориентированных на современные компьютеры, редко встречается причина использовать float вместо double. Дополнительная точность снижает (но не исключает) вероятность ошибок округления или других неточностей, вызывающих проблемы.

Основные причины, по которым я могу использовать float:

1. Вы храните большие массивы чисел, и вам нужно уменьшить потребление памяти вашей программой.
2. Вы нацелены на систему, которая изначально не поддерживает с плавающей запятой двойной точности. До недавнего времени многие видеокарты поддерживали только плавающие точки одинарной точности. Я уверен, что есть много маломощных и встроенных процессоров, которые также имеют ограниченную поддержку с плавающей запятой.
3. Вы ориентируетесь на оборудование, где одинарная точность быстрее, чем двойная, и в вашем приложении интенсивно используется арифметика с плавающей запятой. Я полагаю, что на современных процессорах Intel все вычисления с плавающей запятой выполняются с двойной точностью, поэтому здесь вы ничего не получите.
4. Вы выполняете низкоуровневую оптимизацию, например, используя специальные инструкции процессора, которые работают с несколькими номерами одновременно.

Таким образом, в основном, двойным является путь, если у вас нет аппаратных ограничений или если анализ не показал, что хранение чисел с двойной точностью вносит значительный вклад в использование памяти.

Используйте doubleдля всех ваших расчетов и временных переменных. Используйте, floatкогда вам нужно поддерживать массив чисел - float[](если точность достаточна), и вы имеете дело с более чем десятками тысяч floatчисел.

Многие / большинство математических функций или операторов конвертируют / возвращают double, и вы не хотите приводить числа обратно к floatлюбым промежуточным шагам.

Например, если у вас есть 100 000 номеров из файла или потока и вам нужно их отсортировать, введите числа в float[].

Некоторые платформы (ARM Cortex-M2, Cortex-M4 и т. Д.) Не поддерживают double (это всегда можно проверить в справочном руководстве по вашему процессору. Если нет предупреждений или ошибок компиляции, это не означает, что код является оптимальным. двойной можно подражать.) Вот почему вам может понадобиться придерживаться int или float .

Если это не так, я бы использовал double .

Вы можете проверить знаменитую статью Д. Голдберга («Что должен знать каждый компьютерщик об арифметике с плавающей точкой»). Вы должны дважды подумать, прежде чем использовать арифметику с плавающей точкой. Существует довольно большой шанс, что они не нужны вообще в вашей конкретной ситуации.

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

Для реальных проблем порог выборки ваших данных важен при ответе на этот вопрос. Аналогично, уровень шума также важен. Если какой-либо из них будет превышен при выборе типа данных, увеличение точности не принесет никакой пользы.

Большинство реальных сэмплеров ограничены 24-битными ЦАП. Предполагается, что 32 бита точности в реальных вычислениях должны быть адекватны, если значение составляет 24 бита.

Двойная точность достигается за счет 2-кратной памяти. Поэтому ограничение использования двойных чисел над числами с плавающей запятой может резко сократить объем памяти / пропускную способность работающих приложений.

Выбор того, какую переменную использовать между float и double, зависит от точности требуемых данных. Если требуется, чтобы ответ имел незначительную разницу с фактическим ответом, количество требуемых десятичных разрядов будет много, поэтому будет требоваться использование этого двойного числа. Поплавок отрежет часть десятичных разрядов, что снизит точность.

Обычно я использую floatтип, когда мне не нужна большая точность - например, для денег - что неправильно, но я привык делать неправильно.

С другой стороны, я использую, doubleкогда мне нужно больше точности, например, для сложных математических алгоритмов.

Стандарт C99 говорит об этом:

Существует три типа с плавающей точкой: float, double и long double. Тип double обеспечивает, по крайней мере, такую ​​же точность, как и float, а тип long double обеспечивает, по крайней мере, такую ​​же точность, что и double. Набор значений типа float является подмножеством набора значений типа double; набор значений типа double является подмножеством набора значений типа long double.

Я никогда не использовал long double, но я не так часто использую C / C ++. Обычно я использую динамически типизированные языки, такие как Python, где вам не нужно заботиться о типах.

Для получения дополнительной информации о Double vs Float , смотрите этот вопрос в SO .