C 标准库 - <float.h>

简介

<float.h> 是 C 标准库中的一个头文件，定义了与浮点数类型（float、double 和 long double）相关的宏。这些宏提供了浮点数的特性和限制，例如最大值、最小值、精度等。

C 标准库的 float.h 头文件包含了一组与浮点值相关的依赖于平台的常量。这些常量是由 ANSI C 提出的，这让程序更具有可移植性。在讲解这些常量之前，最好先弄清楚浮点数是由下面四个元素组成的：

组件组件描述
S符号 ( +/- )
b指数表示的基数，2 表示二进制，10 表示十进制，16 表示十六进制，等等...
e指数，一个介于最小值 emin 和最大值 emax 之间的整数。
p精度，基数 b 的有效位数

基于以上 4 个组成部分，一个浮点数的值如下：

floating-point = ( S ) p x be

或

floating-point = (+/-) precision x baseexponent

库宏

下面的值是特定实现的，且是通过 #define 指令来定义的，这些值都不得低于下边所给出的值。请注意，所有的实例 FLT 是指类型 float，DBL 是指类型 double，LDBL 是指类型 long double。

单精度浮点数（float）

  • FLT_RADIX：浮点数的基数（通常为2）。
  • FLT_MANT_DIG：float 类型的有效位数。
  • FLT_DIG：float 类型的十进制数精度，即能保证不失真的最大十进制位数。
  • FLT_MIN_EXP：float 类型的最小负指数（以基数为底）。
  • FLT_MIN_10_EXP：float 类型的最小负十进制指数。
  • FLT_MAX_EXP：float 类型的最大指数（以基数为底）。
  • FLT_MAX_10_EXP：float 类型的最大十进制指数。
  • FLT_MAX：float 类型的最大正值。
  • FLT_MIN：float 类型的最小正值。
  • FLT_EPSILON：float 类型的相对误差，即1.0和比1.0大的最小浮点数之差。

双精度浮点数（double）

  • DBL_MANT_DIG：double 类型的有效位数。
  • DBL_DIG：double 类型的十进制数精度。
  • DBL_MIN_EXP：double 类型的最小负指数（以基数为底）。
  • DBL_MIN_10_EXP：double 类型的最小负十进制指数。
  • DBL_MAX_EXP：double 类型的最大指数（以基数为底）。
  • DBL_MAX_10_EXP：double 类型的最大十进制指数。
  • DBL_MAX：double 类型的最大正值。
  • DBL_MIN：double 类型的最小正值。
  • DBL_EPSILON：double 类型的相对误差。

扩展精度浮点数（long double）

  • LDBL_MANT_DIG：long double 类型的有效位数。
  • LDBL_DIG：long double 类型的十进制数精度。
  • LDBL_MIN_EXP：long double 类型的最小负指数（以基数为底）。
  • LDBL_MIN_10_EXP：long double 类型的最小负十进制指数。
  • LDBL_MAX_EXP：long double 类型的最大指数（以基数为底）。
  • LDBL_MAX_10_EXP：long double 类型的最大十进制指数。
  • LDBL_MAX：long double 类型的最大正值。
  • LDBL_MIN：long double 类型的最小正值。
  • LDBL_EPSILON：long double 类型的相对误差。

实例

下面的实例演示了 float.h 文件中定义的一些常量的使用。

实例

#include <stdio.h>
#include <float.h>

int main() {
    printf("Single precision (float):\n");
    printf("FLT_RADIX: %d\n", FLT_RADIX);
    printf("FLT_MANT_DIG: %d\n", FLT_MANT_DIG);
    printf("FLT_DIG: %d\n", FLT_DIG);
    printf("FLT_MIN_EXP: %d\n", FLT_MIN_EXP);
    printf("FLT_MIN_10_EXP: %d\n", FLT_MIN_10_EXP);
    printf("FLT_MAX_EXP: %d\n", FLT_MAX_EXP);
    printf("FLT_MAX_10_EXP: %d\n", FLT_MAX_10_EXP);
    printf("FLT_MAX: %e\n", FLT_MAX);
    printf("FLT_MIN: %e\n", FLT_MIN);
    printf("FLT_EPSILON: %e\n", FLT_EPSILON);

    printf("\nDouble precision (double):\n");
    printf("DBL_MANT_DIG: %d\n", DBL_MANT_DIG);
    printf("DBL_DIG: %d\n", DBL_DIG);
    printf("DBL_MIN_EXP: %d\n", DBL_MIN_EXP);
    printf("DBL_MIN_10_EXP: %d\n", DBL_MIN_10_EXP);
    printf("DBL_MAX_EXP: %d\n", DBL_MAX_EXP);
    printf("DBL_MAX_10_EXP: %d\n", DBL_MAX_10_EXP);
    printf("DBL_MAX: %e\n", DBL_MAX);
    printf("DBL_MIN: %e\n", DBL_MIN);
    printf("DBL_EPSILON: %e\n", DBL_EPSILON);

    printf("\nExtended precision (long double):\n");
    printf("LDBL_MANT_DIG: %d\n", LDBL_MANT_DIG);
    printf("LDBL_DIG: %d\n", LDBL_DIG);
    printf("LDBL_MIN_EXP: %d\n", LDBL_MIN_EXP);
    printf("LDBL_MIN_10_EXP: %d\n", LDBL_MIN_10_EXP);
    printf("LDBL_MAX_EXP: %d\n", LDBL_MAX_EXP);
    printf("LDBL_MAX_10_EXP: %d\n", LDBL_MAX_10_EXP);
    printf("LDBL_MAX: %Le\n", LDBL_MAX);
    printf("LDBL_MIN: %Le\n", LDBL_MIN);
    printf("LDBL_EPSILON: %Le\n", LDBL_EPSILON);

    return 0;
}

让我们编译和运行上面的程序，这将产生下列结果：

Single precision (float):
FLT_RADIX: 2
FLT_MANT_DIG: 24
FLT_DIG: 6
FLT_MIN_EXP: -125
FLT_MIN_10_EXP: -37
FLT_MAX_EXP: 128
FLT_MAX_10_EXP: 38
FLT_MAX: 3.402823e+38
FLT_MIN: 1.175494e-38
FLT_EPSILON: 1.192093e-07

Double precision (double):
DBL_MANT_DIG: 53
DBL_DIG: 15
DBL_MIN_EXP: -1021
DBL_MIN_10_EXP: -307
DBL_MAX_EXP: 1024
DBL_MAX_10_EXP: 308
DBL_MAX: 1.797693e+308
DBL_MIN: 2.225074e-308
DBL_EPSILON: 2.220446e-16

Extended precision (long double):
LDBL_MANT_DIG: 64
LDBL_DIG: 18
LDBL_MIN_EXP: -16381
LDBL_MIN_10_EXP: -4931
LDBL_MAX_EXP: 16384
LDBL_MAX_10_EXP: 4932
LDBL_MAX: 1.189731e+4932
LDBL_MIN: 3.362103e-4932
LDBL_EPSILON: 1.084202e-19

<float.h> 提供了一组宏，用于描述浮点数类型的特性和限制。通过使用这些宏，我们可以编写更健壮的代码，处理与浮点数相关的边界情况和特殊情况。