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浮点相关的宏 float.h ​

<float.h> 是C语言标准库中的头文件，从最早的标准起就存在，在C23（ISO/IEC 9899:2024）中内容基本未变。它定义了浮点类型（float、double、long double）的实现特性宏，包括表示范围、精度、舍入模式等。这些宏的值由实现决定，用于编写可移植的浮点代码（避免硬编码假设如 FLT_MAX = 3.40282347e+38F）。

使用方式：

c
#include <float.h>

1. 浮点类型特性宏 ​

宏按类型前缀区分：FLT_（float）、DBL_（double）、LDBL_（long double）。

  • 基数和指数范围

    • _RADIX：浮点表示的基数（通常 2）。
      • 示例：FLT_RADIX、DBL_RADIX、LDBL_RADIX（大多数实现均为 2）。
    • _MANT_DIG：尾数（mantissa）位数（不含隐含位）。
      • 示例：FLT_MANT_DIG（通常 24）、DBL_MANT_DIG（通常 53）。
    • _MIN_EXP：最小负指数，使规范化浮点数不溢出（基数为 _RADIX）。
    • _MAX_EXP：最大指数。
    • _MIN_10_EXP：最小负十进制指数（以 10 为底）。
    • _MAX_10_EXP：最大十进制指数。

  • 精度

    • _DIG：十进制有效数字位数（不丢失信息可表示的位数）。
      • 示例：FLT_DIG（通常 6）、DBL_DIG（通常 15）、LDBL_DIG（通常 18 或更多）。

  • 范围极限

    • _MIN：最小的正规范化浮点数（下溢阈值）。
      • 示例：FLT_MIN（通常 1.17549435e-38F）。
    • _MAX：最大浮点数（上溢阈值）。
      • 示例：FLT_MAX（通常 3.40282347e+38F）、DBL_MAX（通常 1.7976931348623157e+308）。
    • _EPSILON：1.0 与下一个可表示数之间的差（机器精度）。
      • 示例：FLT_EPSILON（通常 1.19209290e-7F）、DBL_EPSILON（通常 2.2204460492503131e-16）。

  • 其他

    • _ROUNDS：浮点加法舍入模式（-1：不确定，0：向零，1：向最近，2：向正无穷，3：向负无穷）。
    • _TRUE_MIN（C99及以后）：最小的正非规范化浮点数（如果支持渐变下溢）。
      • 示例：FLT_TRUE_MIN（通常 1.40129846e-45F）。
    • _HAS_DENORM（C99及以后）：是否支持非规范化数（0：无，1：有）。
    • _HAS_INFINITY、_HAS_QUIET_NAN 等（C99及以后）：是否支持无穷和NaN。

2. 宏示例（典型IEEE 754实现值） ​

宏典型值（单精度 float）典型值（双精度 double）
FLT_RADIX22
FLT_MANT_DIG24—
DBL_MANT_DIG—53
FLT_DIG6—
DBL_DIG—15
FLT_MIN1.17549435e-38F—
DBL_MIN—2.2250738585072014e-308
FLT_MAX3.40282347e+38F—
DBL_MAX—1.7976931348623157e+308
FLT_EPSILON1.19209290e-7F—
DBL_EPSILON—2.2204460492503131e-16

使用示例 ​

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

int main() {
    printf("float 的最大值: %e\n", FLT_MAX);
    printf("double 的最大值: %e\n", DBL_MAX);
    printf("float 的机器精度: %e\n", FLT_EPSILON);
    printf("十进制有效位数 (double): %d\n", DBL_DIG);
    return 0;
}

可能的输出：

zsh - test_float

float 的最大值: 3.402823e+38

double 的最大值: 1.797693e+308

float 的机器精度: 1.192093e-07

十进制有效位数 (double): 15

注意事项 ​

  • 这些宏是常量表达式，可用于预处理或静态断言。
  • 实际值取决于实现（大多数现代系统遵循IEEE 754，二进制基数、双精度53位尾数）。
  • 与 <limits.h> 类似，用于整数；<float.h> 用于浮点。
  • 在数值计算中，使用这些宏检查范围、精度，避免硬编码常量，提高可移植性和数值稳定性。
  • C23 未对 <float.h> 引入新宏，主要浮点改进在其他特性（如 <math.h> 函数）。