Kiedy używasz pływaka, a kiedy używasz podwójnie?

Często w moim doświadczeniu programistycznym muszę decydować, czy powinienem używać liczb zmiennoprzecinkowych, czy podwójnych dla moich liczb rzeczywistych. Czasami wybieram float, czasem podwójny, ale tak naprawdę wydaje się to bardziej subiektywne. Gdybym miał stanąć w obronie mojej decyzji, prawdopodobnie nie podałbym rozsądnych powodów.

Kiedy używasz pływaka, a kiedy używasz podwójnego? Czy zawsze używasz podwójnie, tylko gdy występują ograniczenia pamięci, wybierasz float? A może używasz zawsze zmiennoprzecinkowego, chyba że wymaganie precyzji wymaga użycia podwójnego? Czy istnieją jakieś istotne różnice dotyczące złożoności obliczeniowej podstawowej arytmetyki między zmiennoprzecinkową i podwójną? Jakie są zalety i wady używania float lub double? A czy używałeś długiego podwójnego?

Domyślnym wyborem dla typu zmiennoprzecinkowego powinna być double. Jest to również typ, który można uzyskać z literałów zmiennoprzecinkowych bez przyrostka lub (w C) standardowych funkcji, które działają na liczb zmiennoprzecinkowych (np exp, sinitp).

float powinien być stosowany tylko wtedy, gdy musisz operować na wielu liczbach zmiennoprzecinkowych (pomyśl w kolejności tysięcy lub więcej), a analiza algorytmu wykazała, że ​​zmniejszony zakres i dokładność nie stanowią problemu.

long doublemożna użyć, jeśli potrzebujesz większego zasięgu lub dokładności niż doublei jeśli zapewnia to na platformie docelowej.

Podsumowując, floati long doublepowinno być zarezerwowane do użytku przez specjalistów, a doubledla „codziennego użytku”.

Rzadko zdarza się, aby używać kodu zmiennoprzecinkowego zamiast podwójnego kodu w nowoczesnych komputerach. Dodatkowa precyzja zmniejsza (ale nie eliminuje) szansę na błędy zaokrąglania lub inne niedokładności powodujące problemy.

Głównymi powodami, dla których mogę wymyślić float, są:

1. Przechowujesz duże tablice liczb i musisz zmniejszyć zużycie pamięci programu.
2. Celujesz w system, który natywnie nie obsługuje zmiennoprzecinkowego podwójnej precyzji. Do niedawna wiele kart graficznych obsługiwało tylko zmiennoprzecinkowe pojedynczej precyzji. Jestem pewien, że istnieje wiele energooszczędnych i wbudowanych procesorów, które również mają ograniczoną obsługę zmiennoprzecinkową.
3. Celujesz w sprzęt, w którym pojedyncza precyzja jest szybsza niż podwójna precyzja, a twoja aplikacja intensywnie wykorzystuje arytmetykę zmiennoprzecinkową. Uważam, że w nowoczesnych procesorach Intel wszystkie obliczenia zmiennoprzecinkowe są wykonywane z podwójną precyzją, więc niczego tu nie zyskujesz.
4. Robisz optymalizację niskiego poziomu, na przykład używając specjalnych instrukcji procesora, które działają na wielu liczbach jednocześnie.

Zasadniczo więc, podwójna jest droga, chyba że masz ograniczenia sprzętowe lub jeśli analiza nie wykazała, że ​​przechowywanie liczb podwójnej precyzji znacząco przyczynia się do zużycia pamięci.

Użyj doubledo wszystkich obliczeń i zmiennych temp. Używaj, floatgdy chcesz zachować tablicę liczb - float[](jeśli dokładność jest wystarczająca), a masz do czynienia z dziesiątkami tysięcy floatliczb.

Wiele / większość funkcji matematycznych lub operatory konwertują / zwracają doublei nie chcesz rzutować liczb z powrotem floatna żadne pośrednie kroki.

Np. Jeśli masz dane wejściowe 100 000 liczb z pliku lub strumienia i musisz je posortować, wpisz liczby w float[].

Niektóre platformy (ARM Cortex-M2, Cortex-M4 itp.) Nie obsługują podwójnie (zawsze można to sprawdzić w instrukcji obsługi procesora. Jeśli nie ma ostrzeżeń lub błędów kompilacji, nie oznacza to, że kod jest optymalny. podwójne mogą być emulowane.). Dlatego może być konieczne trzymanie się int lub float .

Jeśli tak nie jest, użyłbym podwójnie .

Możesz sprawdzić słynny artykuł D. Goldberga („Co każdy informatyk powinien wiedzieć o arytmetyki zmiennoprzecinkowej”). Powinieneś pomyśleć dwa razy, zanim użyjesz arytmetyki zmiennoprzecinkowej. Istnieje spora szansa, że ​​w ogóle nie są potrzebne w Twojej konkretnej sytuacji.

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

W przypadku rzeczywistych problemów próg próbkowania danych jest ważny podczas odpowiedzi na to pytanie. Podobnie ważna jest również podłoga szumowa. Jeśli jedno z typów danych zostanie przekroczone, zwiększenie precyzji nie przyniesie korzyści.

Większość samplerów w świecie rzeczywistym jest ograniczona do 24-bitowych przetworników cyfrowo-analogowych. Sugerowanie, że 32 bity precyzji w obliczeniach w świecie rzeczywistym powinny być odpowiednie, gdy znaczenie i 24 bity precyzji.

Podwójna precyzja kosztuje 2x pamięć. W związku z tym ograniczenie użycia liczby podwójnej w stosunku do liczb zmiennoprzecinkowych może drastycznie zmniejszyć zużycie pamięci / przepustowość działających aplikacji.

Wybór zmiennej, która ma być używana między zmiennoprzecinkową i podwójną, zależy od dokładności wymaganych danych. Jeśli wymagana jest niewielka różnica w stosunku do rzeczywistej odpowiedzi, liczba wymaganych miejsc dziesiętnych będzie duża, a zatem dyktuje to użycie podwójnej liczby. Przecięcie części miejsc dziesiętnych zmniejszy dokładność.

Zwykle używam tego floattypu, gdy nie potrzebuję dużej precyzji - na przykład w przypadku pieniędzy - co jest złe, ale do tego jestem przyzwyczajony.

Z drugiej strony używam, doublegdy potrzebuję większej precyzji, na przykład w przypadku złożonych algorytmów matematycznych.

Standard C99 mówi:

Istnieją trzy typy zmiennoprzecinkowe: zmiennoprzecinkowe, podwójne i długie podwójne. Typ double zapewnia co najmniej tyle samo precyzji co float, a typ double double zapewnia co najmniej tyle samo precyzji co double. Zbiór wartości typu float jest podzbiorem zbioru wartości typu double; zbiór wartości typu double jest podzbiorem zbioru wartości typu double double.

Nigdy tak naprawdę nie korzystałem long double, ale nie używam C / C ++ zbyt często. Zwykle używam dynamicznie pisanych języków, takich jak Python, gdzie nie musisz się przejmować typami.

Aby uzyskać więcej informacji o Double vs Float , zobacz to pytanie w SO .