浮点数标准(单精度和双精度)

IEEE754标准定义了浮点数的存储方式,包括1位符号位,指数位(单精度8位,双精度11位),以及尾数位(单精度23位,双精度52位)。由于最高位默认为1,实际存储中省略,增加了浮点数的表示范围。这一标准影响了浮点数的精度,单精度提供约7位十进制有效数字,双精度则提供约15位。

1985年IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)提出了IEEE754标准。该标准规定基数为2,阶码E用移码表示,尾数M用原码表示,根据二进制的规格化方法,最高数字位总是1,该标准将这个1缺省存储,使得尾数表示范围比实际存储的多一位。                         iEEE754三种浮点数的格式参数

  

类型 存储位数
### 单精度双精度浮点数的区别 在编程中,单精度浮点数(Single Precision Floating Point)双精度浮点数(Double Precision Floating Point)是两种常见的浮点数表示形式。它们的主要区别在于存储空间、精度以及数值范围。 #### 存储空间 - **单精度浮点数**:通常占用 32 位(4 字节)。根据 IEEE 754 标准[^2],单精度浮点数分为三个部分:1 位符号位、8 位指数位 23 位尾数位。 - **双精度浮点数**:通常占用 64 位(8 字节)。同样遵循 IEEE 754 标准[^2],双精度浮点数也分为三个部分:1 位符号位、11 位指数位 52 位尾数位。 #### 精度 - **单精度浮点数**:能够提供大约 7 位十进制数字的精度。这意味着它可以准确表示最多 7 位有效数字。 - **双精度浮点数**:能够提供大约 15-16 位十进制数字的精度,因此适用于需要更高精度的计算场景。 #### 数值范围 - **单精度浮点数**:可以表示的数值范围大约为 \( \pm 1.2 \times 10^{-38} \) 到 \( \pm 3.4 \times 10^{38} \)。 - **双精度浮点数**:可以表示的数值范围大约为 \( \pm 2.2 \times 10^{-308} \) 到 \( \pm 1.8 \times 10^{308} \)。 #### 内存使用 由于双精度浮点数占用更多的内存,因此在对内存敏感的应用程序中,可能更倾向于使用单精度浮点数以节省资源。 #### 示例代码 以下是一个简的 C++ 示例,展示了单精度双精度浮点数的差异: ```cpp #include <iostream> #include <iomanip> int main() { float singlePrecision = 1.0f / 3.0f; double doublePrecision = 1.0 / 3.0; std::cout << "Single Precision: " << std::setprecision(10) << singlePrecision << std::endl; std::cout << "Double Precision: " << std::setprecision(20) << doublePrecision << std::endl; return 0; } ``` #### 渐进式下溢出 无论是单精度还是双精度浮点数,都支持渐进式下溢出(Gradual Underflow),这使得在接近零时,数值可以逐渐减小而不是直接变为零。这种特性有助于避免某些数值算法中的错误。
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