C#中的浮点类型（非常详细）

C# 程序设计时，如果需要比较精确地记录数值的变化，即需使用小数点以下数值时，则建议使用浮点数来声明此变量，如平均成绩、温度、里程数等。

在其他高级语言中，人们习惯称浮点数为实数，浮点数有两种，float 是单精度浮点数、double 是双精度浮点数，另外 C# 又多了一般程序语言没有的 decimal（高精度十进制）类型的浮点数。

C#浮点数基本概念

由于 double（双精确度浮点数）和 float（单精度浮点数）之间，除了容量不一样之外，其他均相同，所以在此节我们将其合并讨论，下表展示了浮点数数据类型的概念。

表 1 C#浮点数数据类型表

C#	.NET 类型	长 度	数值范围	精确度
float	System.Single	32	±1.5 × 10-45 ~ ± 3.4 × 1038	6 ~ 9 位数
double	System.Double	64	±5.0 × 10-324 ~ ± 1.7308	15 ~ 17 位数
decimal	System.Decimal	128	±1.0 × 10-28 ~ ± 7.9228 × 1028	28 ~ 29 位数

表中长度的单位是位（Bit），8 位等于 1 个字节。

上述数据类型中 decimal 的精确度最高，其特色是由小数点右边的数字数目决定数值的精确度，此类型的数据常被用在财务程序、货币金额（如 $350.00）或利率（如 2.5%）上。此外，decimal 数的另一个特色是会保留小数点右边的 0。

下图是单精度浮点数与双精度浮点数的说明：

若是有一个数字为 0.789，我们可以省略 0，而直接将它改写成 .789。

C#浮点数数据类型的属性

表 1 中的每个浮点数数据类型皆有 MinValue 和 MaxValue 属性，此属性可以显示该浮点数数据类型的最小值和最大值。

【实例】列出浮点数 float、double 和 decimal 的最小值和最大值。

Console.WriteLine($"float 的最大值：{float.MaxValue}");
Console.WriteLine($"float 的最小值：{float.MinValue}");
Console.WriteLine($"double 的最大值：{double.MaxValue}");
Console.WriteLine($"double 的最小值：{double.MinValue}");
Console.WriteLine($"decimal 的最大值：{decimal.MaxValue}");
Console.WriteLine($"decimal 的最小值：{decimal.MinValue}");

执行结果为：

float 的最大值：3.40282347E+38
float 的最小值：-3.40282347E+38
double 的最大值：1.7976931348623157E+308
double 的最小值：-1.7976931348623157E+308
decimal 的最大值：79228162514264337593543950335
decimal 的最小值：-79228162514264337593543950335

C#浮点数的后缀字符

如果一个含小数点的数值没有后缀字符，或是说没有 D 或 d 后缀字符，则表示此数值是一个双精度浮点数。

【实例】设定 pi 是 3.14159。

double pi = 3.14159;  // 没有后缀字符，所以3.14159是双精度浮点数

如果一个含小数点的数值，其后缀字符是 F 或 f，则此数是单精度浮点数。以下会有错误产生，因为 3.14159 是双倍精度浮点数，单精度浮点数变量 pi 空间不足。

float pi = 3.14159;  // 错误 !

我们可以将其改写为如下两种形式：

float pi = 3.14159F; // 正确
float pi = 3.14159f; // 正确

如果一个含小数点的数值，其后缀字符是 M 或 m，则此数值是 decimal 浮点数，如前所述 decimal 数的特色是会保留小数点右边的 0。

【实例】认识 float、double 和 decimal 数字。

float pi1 = 3.14159265359000f;
double pi2 = 3.14159265359000;
decimal pi3 = 3.14159265359000m;
Console.WriteLine($"float pi1 = {pi1}");
Console.WriteLine($"double pi2 = {pi2}");
Console.WriteLine($"decimal pi3 = {pi3}");

执行结果为：

float pi1 = 3.1415927
double pi2 = 3.14159265359
decimal pi3 = 3.14159265359000

从上述执行结果，读者可以看到单精度浮点数 pi1 输出了 7 位的有效位数。双精度浮点数可以保留 15 位的有效位数，所以可以输出所有位数。高精度十进制浮点数可以保留 29 位有效位数，所以 pi3 保留了右边的 3 个 0。

C#浮点型科学记数法

若有一数字是 123.456，则我们可以将它表示为：

1.23456E2
0.123456e3
123456E-3

在上例的科学记数法中，大写 E 和小写 e 意义是一样的。

【实例】科学记数法的应用。

double d = 0.535e2;
Console.WriteLine(d);

float f = 123.45E-2f;
Console.WriteLine(f);

decimal m = 1.2300000E6m;
Console.WriteLine(m);

double ff = 123456E-3;
Console.WriteLine(ff);

执行结果为：

53.5
1.2345
1230000.0
123.456

C#千位分隔符

对于比较长的数字，不易于理解，这时可以使用“_”作为千位分隔符，适度地使用千位分隔符可以让所表达的数字比较易于理解。

【实例】将千位分隔符应用在浮点数中。

float f = 50_666.8f;
Console.WriteLine(f);
double d = 3.1_415_926;
Console.WriteLine(d);
decimal money = 123_456.50m;
Console.WriteLine(money);

执行结果为：

50666.8
3.1415926
123456.50

C# sizeof()

借助 sizeof() 函数可以用于取得浮点数的长度，其所回传的单位是字节（byte）。

注意，sizeof() 函数的参数不可以使用变量名称，必须是数据类型。

【实例】列出浮点数数据类型所需的内存大小。

Console.WriteLine($"float长度 = {sizeof(float)}");
Console.WriteLine($"double长度 = {sizeof(double)}");
Console.WriteLine($"decimal长度 = {sizeof(decimal)}");

执行结果为：

float长度 = 4
double长度 = 8
decimal长度 = 16

认识float和double的NaN和无限大

双倍精度浮点数或是单精度浮点数的运算也可以产生下列 3 种数值：

Double.NaN：非数值            // 也可应用在 float
Double.PositiveInfinity：正无限大 ∞ // 也可应用在 float
Double.NegativeInfinity：负无限大 - ∞    // 也可应用在 float

【实例】输出非数值、正无限大 ∞ 和负无限大 -∞。

double x = 0.0 / 0.0;
Console.WriteLine(x);
Console.WriteLine(Double.NaN);
double inf = 5.0 / 0.0;
Console.WriteLine(inf);
Console.WriteLine(double.PositiveInfinity);
double ninf = -5.0 / 0.0;
Console.WriteLine(ninf);
Console.WriteLine(double.NegativeInfinity);

执行结果为：

NaN
NaN
∞
∞
-∞
-∞