C语言整形与浮点型转化过程中的精度损失

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gaosmile 发布时间：2020-8-2 23:30

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本篇文章主要解决的问题是C语言整形与浮点型转化过程中的精度损失从而容易产生bug，对于浮点和整形的相关内容大家可以参考下面两篇文章<【重磅】“整形数”还真没那么简单(C语言版)>、<【典藏】别怪"浮点数"太坑（C语言版本）>，这里就不再赘叙了。

整形与浮点转化的精度损失

参考小程序：

1#include <stdio.h>
2#include <stdlib.h>
3
4/*************************************
5 * Fuction:精度损失
6 * Author : (公众号:最后一个bug)
7 ************************************/
8 int main(int argc, char *argv[]) {
9 float fVal1 = 0;
10 int sVal1 = 60012502;
11 int sVal2 = 60012501;
12
13 printf("sizeof(int) = %d\n",sizeof(int));
14 printf("sizeof(float) = %d\n",sizeof(float));
15
16 fVal1 = (float) sVal1;
17 printf("fVal1 = %f\n",fVal1);
18
19 fVal1 = (float) sVal2;
20 printf("fVal1 = %f\n",fVal1);
21
22
23 sVal1 = (int) fVal1;
24 printf("sVal1 = %d\n",sVal1);
25
26 sVal2 = (int) fVal1;
27 printf("sVal2 = %d\n",sVal2);
28
29 if(sVal1 == sVal2)
30 {
31 printf("sVal1 == sVal2\n");
32 }
33 else
34 {
35 printf("sVal1 != sVal2\n");
36 }
37
38 printf("公众号:最后一个bug\n");
39
40 return 0;
41}

运行结果：

分析一下：

我只想说真的牛，转来转去竟然使得两个不一样的数相等了，所以大家在平时的项目中进行强制类型转化可要慎重考虑下了。
其发生该情况的主要原因是由于4字节float类型变量不能完全覆盖int类型的所有类型数值，所以在进行强制类型转化的过程中会产生精度上的损失，这样大家稍不留意就会有一些不必要的麻烦。
4 [" ?- }7 R" V1 p

没必要强制转化的地方

大家对数据进行强制类型转化很大部分都是为了方便计算，比如通过AD采样获得的数据都是整形的数据，通过比例因子处理以后成为了浮点数据，然后通过浮点进行计算实在是再方便不过了。

对于上面这种强制类型转化情景是值得考虑的，可是对于下面的场景就没有必要了，反而容易出现问题。

对于上面这种处理情景，估计很多小伙伴就直接通过整形接受到数据，然后强制类型转化为了浮点类型进行保存，当需要使用到该参数的时候，又通过把该浮点存储保存的值强制类型转化为整形，最后再进行整形参数的相关处理。

经过这样整形-->浮点-->整形的处理，如果你拿着最后的整形进行数据判断，就很大概率上会存在类似于前面的Demo程序那样存在bug。

那么有一些小伙伴该问了，为什么不用整形存储呢 ? 用整形存储不就没这个问题了吗 ?当你真正进入工作岗位，可能某一天一个同事离职，把一堆摊子丢给你了，然而里面的数据结构等等处理，不是不想动，而是不敢动，往往新接手的代码把控能力有有限，可能不小心的参数配置都会导致程序奔溃，还真不敢大动作?所以还是技巧性的填好坑，等待下一次重构的机会。

处理小技巧

其实对于内存上所保存的数据是没有具体类型的，所谓数据类型仅仅只是以怎样一种方式进行数据的访问罢了，我们通过指针来进行访问就很好的说明了这个问题，例如int *ptr，表示ptr所指向的地址以int类型进行访问，如果把ptr改为float类型即float *ptr，其便以float类型来访问地址所对应的内存。

既然像第二小节说的float类型的参数保存区无法修改了，那么我们就想办法直接绕过float类型来进行数据访问。

参考demo：

1#include <stdio.h>
2#include <stdlib.h>
3
4/*************************************
5 * Fuction: 两个宏--可以继续扩展
6 * Author : (公众号:最后一个bug)
7 ************************************/
8#define SET_INT_VAL(addr,val)  *((int*)(&addr)) = val
9#define SET_GET_VAL(addr)    *((int*)(&addr))
10
11/*************************************
12 * Fuction: 改善小技巧
13 * Author : (公众号:最后一个bug)
14 ************************************/
15 int main(int argc, char *argv[]) {
16 float fVal1 = 0;
17 int sVal1 = 60012502;
18
19 printf("sizeof(int) = %d\n",sizeof(int));
20 printf("sizeof(float) = %d\n",sizeof(float));
21
22 //接受整形数据到float数据内存
23 SET_INT_VAL(fVal1,sVal1);
24
25 //float数据内存获得整形数据
26 printf("SET_GET_VAL(fVal1) = %d\n",SET_GET_VAL(fVal1));
27 printf("          sVal1  = %d\n",sVal1);
28
29 printf("公众号:最后一个bug\n");
30
31 return 0;
32}

运行结果：

分析一下：

Demo中通过两个宏进行地址的类型处理转化，对float内存进行直接访问来保存整形数据，同样后面通过地址的直接访问来获得整形数据，这样就可以绕开float类型的处理问题。
同时大家也要注意其本地类型占用字节大小(float)需>=所要转化的类型占用字节大小(int)，否则会造成数据的篡改，这样就会造成更多麻烦。
其实这里仅仅只用float进行存储参数的设计，原本就存在设计上的缺陷，可以通过共联体，或者无类型内存设计方案进行处理，这样就不会出现类似的问题了。

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4、最后小结

今天主要是跟大家分享了一个小案例，大家好好理解下，C语言虽然语法不多，不过想要写出好的C代码并非易事，需要多练多悟！作者也会慢慢回顾这些年的编程经验并分享给大家。