同事用"两个浮点数相等"被说了一顿

TopSemic嵌入式 2021-12-29 08:00


大家好,我是bug菌~

最近进行代码的review过程中看到同事在代码中直接拿浮点数相等来作为条件,其他同事提醒他的时候,他还迷迷糊糊不知道为什么,所以就有了今天这篇文章。

1

浮点数据的不均匀

我们经常会谈到浮点数的精度问题,float-单精度,double-双精度,double类型相比float类型精度更高,相应的需要的内存字节个数也越多,谈到精度的问题,其实也就说明这种数据类型并不能够连续的标识任何的点,整形数就不用说了,小数部分直接不能标识,对于浮点数的一些知识其实bug菌在很早之前就有过介绍过:

【典藏】别怪"浮点数"太坑(C语言版本)

毒王这篇文章基本上可以从浮点数的存储到表意来较好的认识浮点数数据类型,但是中间部分对于浮点数精度部分的介绍并不是很形象,所以今天再详细一点说明一下。

首先我们要认识到通常float类型的变量占据四个字节,而uint32_t的整形类型也是占据四个字节,既然都是四个字节,那他们所能表示的不同数据个数是一样的。

如果不太理解,可以把float看成4个bit,uint32_t也是4个bit,那么他们不管经过什么变换,每个数据类型都只能够标识16个数。

好,如下图以4字节float的数据存储模型所示:

4个字节的浮点数,不像无符号整形所有的bit都是数据区,并且以每个数据之间相差1均匀分布,而浮点数把这4个字节分为了不同的区来起到不同的作用,从而用另外一种方式表达数据。

其指数部分越大,表示的数据就越大,但是尾数部分只能表示到23位,这样的话导致数据的精度就越差,如果不太理解可以用一个较大的数通过上面的转换方式进行换算,便能理解。


所以同样是4个字节,根据浮点数的表示,越接近0就越稠密,越远离0就越稀疏,呈现一种不均匀的数据排列状态,如上图所示,同样它也也不能标识实轴上任意的点。

2

验证一下不均匀

好了,讲了这么多理论,多多少少得来点程序验证一下:

看看上面的代码,这还用说,肯定这两个数相等呀,相减也等于0,然而看一下输出结果:

结果并不相等,并且相差还不少。

其结果也就说明了浮点数在大数的标识精度不好,只能近似标识,同时也说明了为什么一般不使用浮点数相等来进行判断的原因。

这也是为什么有时候明明我们采用直接编码用准确的浮点数,到了浮点数变量里面却损失了精度,因为4个字节的float标识不了,只能近似处理。

3

非要判断相等

由于有些应用非要使用浮点数进行相等的处理,我们不应该直接使用浮点数进行等于号的判断,而是要在一定的误差和精度范围内进行满足。

如上图所示代码是比较常用的处理办法,在往期的文章中,bug菌没有详细的讲解这个误差宏的定义,前面了解到当数据比较大的时候相邻的差值会比较大,这样就存在两个浮点数的差值大于所设置的误差范围而无法判断相等。

所以这样的处理办法来判断浮点数近似相等会存在一些局限性。

那有没有相对更好一点的办法呢?

当然是有的,不然接下来没得写了。

还是要从浮点数的存储和标识出发来处理该问题,既然浮点数天然就存在一定的误差,而有时候计算又无法获得唯一的数值,如下图所示,浮点数计算出来的实轴上的值都会因为浮点数无法存储标识而近似到其相邻的可以标识的数值上。

从浮点的存储模型来看,指数部分代表着浮点数的范围,尾数部分代表着浮点数的精度,那么尾数的最后一位其实就表示了浮点数的当前数值附近的精度。

于是对浮点的近似相等进行了算法上的修改,如下代码所示:

解释一下 : 

如果直接相等,说明浮点数各数据位都相等;而如果不相等可能相邻,于是强制转化为整形,比较尾数最后一位是否不同。

这里使用一个小技巧,采用异或的处理办法,如果其他位都相同,而最后一位不同,结果就等于1认为两个浮点数近似相等。

本文到此结束,我相信大家应该对浮点数有了一个更加深入的了解,面对一些问题心中也会有一些答案,比如浮点数为什么不能作为switch的参数,也是同样的原因。

但总的来说还是建议大家不要判断浮点数相等,非要用也要特别小心。

最后

      好了,今天就跟大家分享这么多了,如果你觉得有所收获,一定记得点个~

最后一个bug,bug菌唯一创作平台~


TopSemic嵌入式 TopSemic,让芯片使用更简单。 专注分享:嵌入式,单片机,STM32,ARM,RTOS,Linux, 软硬件,半导体,电子技术等相关内容。
评论
  • 1,微软下载免费Visual Studio Code2,安装C/C++插件,如果无法直接点击下载, 可以选择手动install from VSIX:ms-vscode.cpptools-1.23.6@win32-x64.vsix3,安装C/C++编译器MniGW (MinGW在 Windows 环境下提供类似于 Unix/Linux 环境下的开发工具,使开发者能够轻松地在 Windows 上编写和编译 C、C++ 等程序.)4,C/C++插件扩展设置中添加Include Path 5,
    黎查 2025-02-28 14:39 151浏览
  •         近日,广电计量在聚焦离子束(FIB)领域编写的专业著作《聚焦离子束:失效分析》正式出版,填补了国内聚焦离子束领域实践性专业书籍的空白,为该领域的技术发展与知识传播提供了重要助力。         随着芯片技术不断发展,芯片的集成度越来越高,结构也日益复杂。这使得传统的失效分析方法面临巨大挑战。FIB技术的出现,为芯片失效分析带来了新的解决方案。它能够在纳米尺度上对芯片进行精确加工和分析。当芯
    广电计量 2025-02-28 09:15 141浏览
  • 更多生命体征指标风靡的背后都只有一个原因:更多人将健康排在人生第一顺位!“AGEs,也就是晚期糖基化终末产物,英文名Advanced Glycation End-products,是存在于我们体内的一种代谢产物” 艾迈斯欧司朗亚太区健康监测高级市场经理王亚琴说道,“相信业内的朋友都会有关注,最近该指标的热度很高,它可以用来评估人的生活方式是否健康。”据悉,AGEs是可穿戴健康监测领域的一个“萌新”指标,近来备受关注。如果站在学术角度来理解它,那么AGEs是在非酶促条件下,蛋白质、氨基酸
    艾迈斯欧司朗 2025-02-27 14:50 426浏览
  • 美国加州CEC能效跟DOE能效有什么区别?CEC/DOE是什么关系?美国加州CEC能效跟DOE能效有什么区别?CEC/DOE是什么关系?‌美国加州CEC能效认证与美国DOE能效认证在多个方面存在显著差异‌。认证范围和适用地区‌CEC能效认证‌:仅适用于在加利福尼亚州销售的电器产品。CEC认证的范围包括制冷设备、房间空调、中央空调、便携式空调、加热器、热水器、游泳池加热器、卫浴配件、光源、应急灯具、交通信号模块、灯具、洗碗机、洗衣机、干衣机、烹饪器具、电机和压缩机、变压器、外置电源、消费类电子设备
    张工nx808593 2025-02-27 18:04 128浏览
  • 在物联网领域中,无线射频技术作为设备间通信的核心手段,已深度渗透工业自动化、智慧城市及智能家居等多元场景。然而,随着物联网设备接入规模的不断扩大,如何降低运维成本,提升通信数据的传输速度和响应时间,实现更广泛、更稳定的覆盖已成为当前亟待解决的系统性难题。SoC无线收发模块-RFM25A12在此背景下,华普微创新推出了一款高性能、远距离与高性价比的Sub-GHz无线SoC收发模块RFM25A12,旨在提升射频性能以满足行业中日益增长与复杂的设备互联需求。值得一提的是,RFM25A12还支持Wi-S
    华普微HOPERF 2025-02-28 09:06 166浏览
  • 构建巨量的驾驶场景时,测试ADAS和AD系统面临着巨大挑战,如传统的实验设计(Design of Experiments, DoE)方法难以有效覆盖识别驾驶边缘场景案例,但这些边缘案例恰恰是进一步提升自动驾驶系统性能的关键。一、传统解决方案:静态DoE标准的DoE方案旨在系统性地探索场景的参数空间,从而确保能够实现完全的测试覆盖范围。但在边缘案例,比如暴露在潜在安全风险的场景或是ADAS系统性能极限场景时,DoE方案通常会失效,让我们看一些常见的DoE方案:1、网格搜索法(Grid)实现原理:将
    康谋 2025-02-27 10:00 258浏览
  • Matter 协议,原名 CHIP(Connected Home over IP),是由苹果、谷歌、亚马逊和三星等科技巨头联合ZigBee联盟(现连接标准联盟CSA)共同推出的一套基于IP协议的智能家居连接标准,旨在打破智能家居设备之间的 “语言障碍”,实现真正的互联互通。然而,目标与现实之间总有落差,前期阶段的Matter 协议由于设备支持类型有限、设备生态协同滞后以及设备通信协议割裂等原因,并未能彻底消除智能家居中的“设备孤岛”现象,但随着2025年的到来,这些现象都将得到完美的解决。近期,
    华普微HOPERF 2025-02-27 10:32 241浏览
  • 振动样品磁强计是一种用于测量材料磁性的精密仪器,广泛应用于科研、工业检测等领域。然而,其测量准确度会受到多种因素的影响,下面我们将逐一分析这些因素。一、温度因素温度是影响振动样品磁强计测量准确度的重要因素之一。随着温度的变化,材料的磁性也会发生变化,从而影响测量结果的准确性。因此,在进行磁性测量时,应确保恒温环境,以减少温度波动对测量结果的影响。二、样品制备样品的制备过程同样会影响振动样品磁强计的测量准确度。样品的形状、尺寸和表面处理等因素都会对测量结果产生影响。为了确保测量准确度,应严格按照规
    锦正茂科技 2025-02-28 14:05 154浏览
  • RGB灯光无法同步?细致的动态光效设定反而成为产品客诉来源!随着科技的进步和消费者需求变化,电脑接口设备单一功能性已无法满足市场需求,因此在产品上增加「动态光效」的形式便应运而生,藉此吸引消费者目光。这种RGB灯光效果,不仅能增强电脑周边产品的视觉吸引力,还能为用户提供个性化的体验,展现独特自我风格。如今,笔记本电脑、键盘、鼠标、鼠标垫、耳机、显示器等多种电脑接口设备多数已配备动态光效。这些设备的灯光效果会随着音乐节奏、游戏情节或使用者的设置而变化。想象一个画面,当一名游戏玩家,按下电源开关,整
    百佳泰测试实验室 2025-02-27 14:15 140浏览
  • 在2024年的科技征程中,具身智能的发展已成为全球关注的焦点。从实验室到现实应用,这一领域正以前所未有的速度推进,改写着人类与机器的互动边界。这一年,我们见证了具身智能技术的突破与变革,它不仅落地各行各业,带来新的机遇,更在深刻影响着我们的生活方式和思维方式。随着相关技术的飞速发展,具身智能不再仅仅是一个技术概念,更像是一把神奇的钥匙。身后的众多行业,无论愿意与否,都像是被卷入一场伟大变革浪潮中的船只,注定要被这股汹涌的力量重塑航向。01为什么是具身智能?为什么在中国?最近,中国具身智能行业的进
    艾迈斯欧司朗 2025-02-28 15:45 243浏览
  •           近日受某专业机构邀请,参加了官方举办的《广东省科技创新条例》宣讲会。在与会之前,作为一名技术工作者一直认为技术的法例都是保密和侵权方面的,而潜意识中感觉法律有束缚创新工作的进行可能。通过一个上午学习新法,对广东省的科技创新有了新的认识。广东是改革的前沿阵地,是科技创新的沃土,企业是创新的主要个体。《广东省科技创新条例》是广东省为促进科技创新、推动高质量发展而制定的地方性法规,主要内容包括: 总则:明确立法目
    广州铁金刚 2025-02-28 10:14 111浏览
  • 一、VSM的基本原理震动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer,简称VSM)是一种灵敏且高效的磁性测量仪器。其基本工作原理是利用震动样品在探测线圈中引起的变化磁场来产生感应电压,这个感应电压与样品的磁矩成正比。因此,通过测量这个感应电压,我们就能够精确地确定样品的磁矩。在VSM中,被测量的样品通常被固定在一个震动头上,并以一定的频率和振幅震动。这种震动在探测线圈中引起了变化的磁通量,从而产生了一个交流电信号。这个信号的幅度和样品的磁矩有着直接的关系。因此,通过仔细
    锦正茂科技 2025-02-28 13:30 108浏览
  • 应用趋势与客户需求,AI PC的未来展望随着人工智能(AI)技术的日益成熟,AI PC(人工智能个人电脑)逐渐成为消费者和企业工作中的重要工具。这类产品集成了最新的AI处理器,如NPU、CPU和GPU,并具备许多智能化功能,为用户带来更高效且直观的操作体验。AI PC的目标是提升工作和日常生活的效率,通过深度学习与自然语言处理等技术,实现更流畅的多任务处理、实时翻译、语音助手、图像生成等功能,满足现代用户对生产力和娱乐的双重需求。随着各行各业对数字转型需求的增长,AI PC也开始在各个领域中显示
    百佳泰测试实验室 2025-02-27 14:08 267浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦