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　对C99的支持

在实现C99特性方面，编译器厂商有着不同的步伐和不同的优先选择。在编写本书第五版的时候，有些编译器还没有实现inttypes.h头文件和功能。

3.4.6　float、double和long double类型

多数软件开发项目使用各种整数类型就可以工作得很好了。然而，财务和数学计算程序经常使用的是浮点数。C语言中浮点数包括float、double和long double类型，它们对应于FORTRAN和Pascal语言中的real类型。我们已经提到过，浮点方法能够表示包括小数在内的更大范围的数。浮点数表示类似于科学记数法。

科学家们使用科学记数法表示很大和很小的数，这种记数法用十进制小数和10的幂的乘积来表示数字。表3.3是一些记数法的例子。

表3.3　一些记数法的例子

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第一列是一般的记数法，第二列是科学记数法，第三列是指数记数法（或称为e-记数法），即科学记数法在计算机中的书写方式，其中e后面是10的指数。图3.7显示了更多的浮点数表示方法。

C标准规定，float类型必须至少能表示6位有效数字，取值范围至少为10-37到10+37。6位有效数字指浮点数至少应能精确表示像33.333 333这样的数字的前6位。取值范围的这一规定使您可以方便地表示诸如太阳的质量（2.0e30千克）、质子的电量（1.6e-19库仑）以及国家债务之类的数字。通常，系统使用32位存储一个浮点数。其中8位用于表示指数及其符号，24位用于表示非指数的部分（称为尾数或有效数字）及其符号。

C还提供一种称为double（意为双精度）的浮点类型。double类型和float类型具有相同的最小取值范围要求，但它必须至少能表示10位有效数字。一般地，double使用64位而不是32位长度。一些系统将多出的32位全部用于尾数部分，这增加了数值的精度并减小了舍入误差。其他的一些系统将其中的一些位分配给指数部分，以容纳更大的指数，从而增加了可以表示的数的范围。每种分配方法都使得数值至少具有13位有效数字，超出了C的最小标准规定。

C提供了第三种浮点类型long double类型，以满足比double类型更高的精度需求。不过，C只保证long double类型至少同double类型一样精确。

图3.7　一些浮点数

一、声明浮点变量

浮点变量的声明以及初始化方法同整型变量相同，下面是一些例子：

float noah, jonah;

double trouble;

float planck = 6.63e-34;

long double gnp;

二、浮点常量

书写浮点常量有很多种选择。一个浮点常量最基本的形式是：包含小数点的一个带符号的数字序列，接着是字母e或E，然后是代表10的指数的一个有符号值。下面是两个有效的浮点常量：

-1.56E+12

2.87e-3

可以省略正号。可以没有小数点（2E5）或指数部分（19.28)，但是不能同时没有二者。可以省略纯小数部分（3.E16）或整数部分（.45E-6），但是二者不能同时省略（那样做会什么也不会剩下）。下面是更多的有效浮点常量：

3.14159

.2

4e16

.8E-5

100.

在浮点常量中不要使用空格。

错误 1.56 E+12

默认情况下，编译器将浮点常量当作double类型。例如，假设some是一个float变量，您有下面的语句：

some = 4.0 * 2.0;

那么4.0和2.0被存储为double类型，（通常）使用64位进行存储。乘积运算使用双精度，结果被截为正常的float长度。这能保证计算精度，但是会减慢程序的执行。

C使您可以通过f或F后缀使编译器把浮点常量当作float类型，比如2.3f和9.11E9F。1或L后缀使一个数字成为long double类型，比如54.31和4.32e4L。建议使用L后缀，因为字母l和数字1容易混淆。没有后缀的浮点常量为double类型。

C99为表示浮点常量新添加了一种十六进制格式。这种格式使用前缀0x或0X，接着是十六进制数字，然后是p或P（而不是e或E），最后是2的指数（而不是10的指数），如下所示：

0xa.1fp10

a是10, .If表示1/16加上15/256，p10表示2¹⁰ （即1024）。整个数的十进制值为10364.0。

并非所有的C编译器都添加了对这一C99特性的支持。

三、打印浮点值

printf（）函数使用％f格式说明符打印十进制记数法的float和double数字，用%e打印指数记数法的数字。如果系统支持C99的十六进制格式浮点数，您可以使用a或A代替e或E。打印long double类型需要％Lf、％Le和％La说明符。注意float和double类型的输出都使用％f、％e或％a说明符。这是由于当它们向那些未在原型中显式说明参数类型的函数（如printf（））传递参数时，C自动将float类型的参数转换为double类型，程序清单3.7演示了这一特性。

程序清单3.7　showf_pt.c程序

输出结果如下：

32000.000000 can be written 3.200000e+04

2140000000.000000 can be written 2.140000e+09

0.000053 can be written 5.320000e-05

上例使用了默认输出效果。下一章将讨论通过设置字段宽度和小数位数来控制输出的外观。

四、浮点值的上溢和下溢

假设系统中最大的float值为3.4E38，并进行如下操作：

float toobig = 3.4E38 * 100.0f:

print (“%e\n”, toobig);

会发生什么？这是一个上溢（overflow）的例子。当计算结果是一个大得不能表达的数时，会发生上溢。对这种情况的反应原来没有规定，但是现在的C语言要求为toobig赋予一个代表无穷大的特殊值，printf（）函数显示此值为inf或infinity（或这个含义的其他名称）。

当除以一个十分小的数时，情况更复杂一些。回忆一下，float数字被分为指数和尾数部分进行存储。有这样的一个数，它具有最小的指数，并且仍具有可以由全部可用位进行表示的最小的尾数值。这将是能用对浮点值可用的全部精度进行表示的最小数字。现在把此数除以2。通常这个操作将使指数部分减小，但是指数已经达到了最小值；所以计算机只好将尾数部分的位进行右移，空出首位二进制位，并丟弃最后一位二进制值。以十进制为例，把一个包含四位有效数字的数0.1234E-10除以10，将得到结果0.0123E-10,但是损失了一位有效数字。此过程称为下溢（underflow）。C将损失了类型精度的浮点值称为低于正常的（subnormal），所以把最小的正浮点数除以2将得到一个低于正常的值。如果除以一个足够大的值，将使所有的位都为0。现在C库提供了用于检查计算是否会产生低于正常的值的函数。

还有另外一个特殊的浮点值NaN（Not-a-Number）。例如asin（）函数返回反正弦值，但是正弦值不能大于1，所以asin（）函数的输入参数不能大于1，否则函数返回NaN值，printf（）函数将此值显示为nan, NaN或类似形式。