System.Single-Struktur
Dieser Artikel enthält ergänzende Hinweise zur Referenzdokumentation für diese API.
Der Single Werttyp stellt eine einzelgenaue 32-Bit-Zahl mit Werten dar, die zwischen negativen 3,402823e38 und positiven 3,402823e38 sowie positiven oder negativen Nullen, PositiveInfinityund NegativeInfinitynicht von einer Zahl (NaN) reichen. Es soll Werte darstellen, die extrem groß sind (z. B. Entfernungen zwischen Planeten oder Galaxien) oder extrem klein (z. B. die molekulare Masse einer Substanz in Kilogramm) und die oft ungenau sind (z. B. der Abstand von der Erde zu einem anderen Sonnensystem). Der Single Typ entspricht dem IEC 60559:1989 (IEEE 754)-Standard für binäre Gleitkommaarithmetik.
System.Single stellt Methoden zum Vergleichen von Instanzen dieses Typs bereit, um den Wert einer Instanz in die Zeichenfolgendarstellung zu konvertieren und die Zeichenfolgendarstellung einer Zahl in eine Instanz dieses Typs zu konvertieren. Informationen dazu, wie Formatspezifikationscodes die Zeichenfolgendarstellung von Werttypen steuern, finden Sie unter Formatierungstypen, Standard-Zahlenformatzeichenfolgen und benutzerdefinierte numerische Formatzeichenfolgen.
Gleitkommadarstellung und Genauigkeit
Der Single Datentyp speichert Gleitkommawerte mit einfacher Genauigkeit in einem 32-Bit-Binärformat, wie in der folgenden Tabelle dargestellt:
Teil | Bits |
---|---|
Significand oder Mantissa | 0-22 |
Exponent | 23-30 |
Vorzeichen (0 = positiv, 1 = negativ) | 31 |
Ebenso wie Dezimalbrüche einige Bruchzahlen (z. B. 1/3 oder Math.PI) nicht präzise darstellen können, können binäre Bruchzahlen einige Bruchwerte nicht darstellen. Beispielsweise wird 2/10, das genau durch 0,2 als Dezimalbruch dargestellt wird, durch .0011111001001100 als binäre Bruch dargestellt, wobei das Muster "1100" in unendlich wiederholt wird. In diesem Fall stellt der Gleitkommawert eine ungenaue Darstellung der zahl bereit, die sie darstellt. Durch das Ausführen zusätzlicher mathematischer Vorgänge für den ursprünglichen Gleitkommawert erhöht sich häufig der Mangel an Genauigkeit. Wenn Sie beispielsweise die Ergebnisse der Multiplikation von 0,3 mit 10 vergleichen und 0,3 bis 0,3 mal hinzufügen, sehen Sie, dass die Addition das weniger genaue Ergebnis erzeugt, da es acht mehr Vorgänge als Multiplikation umfasst. Beachten Sie, dass diese Ungleichkeit nur angezeigt wird, wenn Sie die beiden Single Werte mithilfe der standardmäßigen Zeichenfolge für numerische Formate "R" anzeigen, die bei Bedarf alle 9 Ziffern der Genauigkeit anzeigt, die vom Single Typ unterstützt werden.
using System;
public class Example12
{
public static void Main()
{
Single value = .2f;
Single result1 = value * 10f;
Single result2 = 0f;
for (int ctr = 1; ctr <= 10; ctr++)
result2 += value;
Console.WriteLine(".2 * 10: {0:R}", result1);
Console.WriteLine(".2 Added 10 times: {0:R}", result2);
}
}
// The example displays the following output:
// .2 * 10: 2
// .2 Added 10 times: 2.00000024
let value = 0.2f
let result1 = value * 10f
let mutable result2 = 0f
for _ = 1 to 10 do
result2 <- result2 + value
printfn $".2 * 10: {result1:R}"
printfn $".2 Added 10 times: {result2:R}"
// The example displays the following output:
// .2 * 10: 2
// .2 Added 10 times: 2.00000024
Module Example13
Public Sub Main()
Dim value As Single = 0.2
Dim result1 As Single = value * 10
Dim result2 As Single
For ctr As Integer = 1 To 10
result2 += value
Next
Console.WriteLine(".2 * 10: {0:R}", result1)
Console.WriteLine(".2 Added 10 times: {0:R}", result2)
End Sub
End Module
' The example displays the following output:
' .2 * 10: 2
' .2 Added 10 times: 2.00000024
Da einige Zahlen nicht genau so dargestellt werden können wie Bruchzahlen, können Gleitkommazahlen nur reale Zahlen annähern.
Alle Gleitkommazahlen weisen eine begrenzte Anzahl signifikanter Ziffern auf, wodurch auch bestimmt wird, wie genau ein Gleitkommawert eine reelle Zahl annähert. Ein Single Wert weist bis zu 7 Dezimalziffern der Genauigkeit auf, obwohl maximal 9 Ziffern intern Standard. Dies bedeutet, dass bei einigen Gleitkommavorgängen möglicherweise die Genauigkeit fehlt, um einen Gleitkommawert zu ändern. Im folgenden Beispiel wird ein großer Gleitkommawert mit einfacher Genauigkeit definiert und anschließend das Produkt und Single.Epsilon eine Quadrillion hinzugefügt. Das Produkt ist jedoch zu klein, um den ursprünglichen Gleitkommawert zu ändern. Seine am wenigsten signifikante Ziffer ist Tausendstel, während die wichtigste Ziffer im Produkt 10-30 ist.
using System;
public class Example13
{
public static void Main()
{
Single value = 123.456f;
Single additional = Single.Epsilon * 1e15f;
Console.WriteLine($"{value} + {additional} = {value + additional}");
}
}
// The example displays the following output:
// 123.456 + 1.401298E-30 = 123.456
open System
let value = 123.456f
let additional = Single.Epsilon * 1e15f
printfn $"{value} + {additional} = {value + additional}"
// The example displays the following output:
// 123.456 + 1.401298E-30 = 123.456
Module Example
Public Sub Main()
Dim value As Single = 123.456
Dim additional As Single = Single.Epsilon * 1e15
Console.WriteLine($"{value} + {additional} = {value + additional}")
End Sub
End Module
' The example displays the following output:
' 123.456 + 1.401298E-30 = 123.456
Die begrenzte Genauigkeit einer Gleitkommazahl hat mehrere Folgen:
Zwei Gleitkommazahlen, die für eine bestimmte Genauigkeit identisch zu sein scheinen, können sich als unterschiedlich erweisen, wenn sich die zwei letzten Ziffern unterscheiden. Im folgenden Beispiel werden eine Reihe von Zahlen addiert, und ihre Summe wird mit der erwarteten Summe verglichen. Obwohl die beiden Werte identisch erscheinen, weist ein Aufruf der
Equals
Methode darauf hin, dass sie nicht vorhanden sind.using System; public class Example9 { public static void Main() { Single[] values = { 10.01f, 2.88f, 2.88f, 2.88f, 9.0f }; Single result = 27.65f; Single total = 0f; foreach (var value in values) total += value; if (total.Equals(result)) Console.WriteLine("The sum of the values equals the total."); else Console.WriteLine("The sum of the values ({0}) does not equal the total ({1}).", total, result); } } // The example displays the following output: // The sum of the values (27.65) does not equal the total (27.65). // // If the index items in the Console.WriteLine statement are changed to {0:R}, // the example displays the following output: // The sum of the values (27.6500015) does not equal the total (27.65).
let values = [| 10.01f; 2.88f; 2.88f; 2.88f; 9f |] let result = 27.65f let mutable total = 0f for value in values do total <- total + value if total.Equals result then printfn "The sum of the values equals the total." else printfn "The sum of the values ({total}) does not equal the total ({result})." // The example displays the following output: // The sum of the values (27.65) does not equal the total (27.65). // // If the index items in the Console.WriteLine statement are changed to {0:R}, // the example displays the following output: // The sum of the values (27.6500015) does not equal the total (27.65).
Module Example10 Public Sub Main() Dim values() As Single = {10.01, 2.88, 2.88, 2.88, 9.0} Dim result As Single = 27.65 Dim total As Single For Each value In values total += value Next If total.Equals(result) Then Console.WriteLine("The sum of the values equals the total.") Else Console.WriteLine("The sum of the values ({0}) does not equal the total ({1}).", total, result) End If End Sub End Module ' The example displays the following output: ' The sum of the values (27.65) does not equal the total (27.65). ' ' If the index items in the Console.WriteLine statement are changed to {0:R}, ' the example displays the following output: ' The sum of the values (27.639999999999997) does not equal the total (27.64).
Wenn Sie die Formatelemente in der Console.WriteLine(String, Object, Object) Anweisung von
{0}
und{1}
zu und{0:R}
{1:R}
zum Anzeigen aller signifikanten Ziffern der beiden Single Werte ändern, ist klar, dass die beiden Werte aufgrund eines Genauigkeitsverlusts während der Additionsvorgänge ungleich sind. In diesem Fall kann das Problem behoben werden, indem die Math.Round(Double, Int32) Methode aufgerufen wird, um die Single Werte auf die gewünschte Genauigkeit zu runden, bevor der Vergleich ausgeführt wird.Ein mathematischer oder Vergleichsvorgang, der eine Gleitkommazahl verwendet, liefert möglicherweise nicht dasselbe Ergebnis, wenn eine Dezimalzahl verwendet wird, da die binäre Gleitkommazahl möglicherweise nicht der Dezimalzahl entspricht. Ein vorheriges Beispiel veranschaulicht dies, indem das Ergebnis der Multiplikation von 0,3 mit 10 und das Hinzufügen von 0,3 zu 0,3 neunmal angezeigt wird.
Wenn die Genauigkeit in numerischen Vorgängen mit Bruchwerten wichtig ist, verwenden Sie den Decimal Typ anstelle des Single Typs. Wenn die Genauigkeit in numerischen Vorgängen mit integralen Werten außerhalb des Bereichs oder Int64UInt64 der Typen wichtig ist, verwenden Sie den BigInteger Typ.
Ein Wert kann nicht roundtrips sein, wenn eine Gleitkommazahl beteiligt ist. Ein Wert wird als Roundtrip bezeichnet, wenn ein Vorgang eine ursprüngliche Gleitkommazahl in ein anderes Formular konvertiert, ein umgekehrter Vorgang das konvertierte Formular in eine Gleitkommazahl zurückwandelt und die endgültige Gleitkommazahl gleich der ursprünglichen Gleitkommazahl ist. Der Roundtrip schlägt möglicherweise fehl, da mindestens eine signifikante Ziffer in einer Konvertierung verloren geht oder geändert wird. Im folgenden Beispiel werden drei Single Werte in Zeichenfolgen konvertiert und in einer Datei gespeichert. Wie die Ausgabe zeigt, sind die wiederhergestellten Werte zwar identisch, aber die wiederhergestellten Werte entsprechen nicht den ursprünglichen Werten.
using System; using System.IO; public class Example10 { public static void Main() { StreamWriter sw = new StreamWriter(@".\Singles.dat"); Single[] values = { 3.2f / 1.11f, 1.0f / 3f, (float)Math.PI }; for (int ctr = 0; ctr < values.Length; ctr++) { sw.Write(values[ctr].ToString()); if (ctr != values.Length - 1) sw.Write("|"); } sw.Close(); Single[] restoredValues = new Single[values.Length]; StreamReader sr = new StreamReader(@".\Singles.dat"); string temp = sr.ReadToEnd(); string[] tempStrings = temp.Split('|'); for (int ctr = 0; ctr < tempStrings.Length; ctr++) restoredValues[ctr] = Single.Parse(tempStrings[ctr]); for (int ctr = 0; ctr < values.Length; ctr++) Console.WriteLine("{0} {2} {1}", values[ctr], restoredValues[ctr], values[ctr].Equals(restoredValues[ctr]) ? "=" : "<>"); } } // The example displays the following output: // 2.882883 <> 2.882883 // 0.3333333 <> 0.3333333 // 3.141593 <> 3.141593
open System open System.IO let values = [| 3.2f / 1.11f; 1f / 3f; MathF.PI |] do use sw = new StreamWriter(@".\Singles.dat") for i = 0 to values.Length - 1 do sw.Write(string values[i]) if i <> values.Length - 1 then sw.Write "|" let restoredValues = use sr = new StreamReader(@".\Singles.dat") sr.ReadToEnd().Split '|' |> Array.map Single.Parse for i = 0 to values.Length - 1 do printfn $"""{values[i]} {if values[i].Equals restoredValues[i] then "=" else "<>"} {restoredValues[i]}""" // The example displays the following output: // 2.882883 <> 2.882883 // 0.3333333 <> 0.3333333 // 3.141593 <> 3.141593
Imports System.IO Module Example11 Public Sub Main() Dim sw As New StreamWriter(".\Singles.dat") Dim values() As Single = {3.2 / 1.11, 1.0 / 3, CSng(Math.PI)} For ctr As Integer = 0 To values.Length - 1 sw.Write(values(ctr).ToString()) If ctr <> values.Length - 1 Then sw.Write("|") Next sw.Close() Dim restoredValues(values.Length - 1) As Single Dim sr As New StreamReader(".\Singles.dat") Dim temp As String = sr.ReadToEnd() Dim tempStrings() As String = temp.Split("|"c) For ctr As Integer = 0 To tempStrings.Length - 1 restoredValues(ctr) = Single.Parse(tempStrings(ctr)) Next For ctr As Integer = 0 To values.Length - 1 Console.WriteLine("{0} {2} {1}", values(ctr), restoredValues(ctr), If(values(ctr).Equals(restoredValues(ctr)), "=", "<>")) Next End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 2.882883 <> 2.882883 ' 0.3333333 <> 0.3333333 ' 3.141593 <> 3.141593
In diesem Fall können die Werte erfolgreich gerundet werden, indem die standardmäßige numerische Formatzeichenfolge "G9" verwendet wird, um die volle Genauigkeit von Single Werten beizubehalten, wie im folgenden Beispiel gezeigt.
using System; using System.IO; public class Example11 { public static void Main() { StreamWriter sw = new StreamWriter(@".\Singles.dat"); Single[] values = { 3.2f / 1.11f, 1.0f / 3f, (float)Math.PI }; for (int ctr = 0; ctr < values.Length; ctr++) sw.Write("{0:G9}{1}", values[ctr], ctr < values.Length - 1 ? "|" : ""); sw.Close(); Single[] restoredValues = new Single[values.Length]; StreamReader sr = new StreamReader(@".\Singles.dat"); string temp = sr.ReadToEnd(); string[] tempStrings = temp.Split('|'); for (int ctr = 0; ctr < tempStrings.Length; ctr++) restoredValues[ctr] = Single.Parse(tempStrings[ctr]); for (int ctr = 0; ctr < values.Length; ctr++) Console.WriteLine("{0} {2} {1}", values[ctr], restoredValues[ctr], values[ctr].Equals(restoredValues[ctr]) ? "=" : "<>"); } } // The example displays the following output: // 2.882883 = 2.882883 // 0.3333333 = 0.3333333 // 3.141593 = 3.141593
open System open System.IO let values = [| 3.2f / 1.11f; 1f / 3f; MathF.PI |] do use sw = new StreamWriter(@".\Singles.dat") for i = 0 to values.Length - 1 do sw.Write $"""{values[i]:G9}{if i < values.Length - 1 then "|" else ""}""" let restoredValues = use sr = new StreamReader(@".\Singles.dat") sr.ReadToEnd().Split '|' |> Array.map Single.Parse for i = 0 to values.Length - 1 do printfn $"""{values[i]} {if values[i].Equals restoredValues[i] then "=" else "<>"} {restoredValues[i]}""" // The example displays the following output: // 2.882883 = 2.882883 // 0.3333333 = 0.3333333 // 3.141593 = 3.141593
Imports System.IO Module Example12 Public Sub Main() Dim sw As New StreamWriter(".\Singles.dat") Dim values() As Single = {3.2 / 1.11, 1.0 / 3, CSng(Math.PI)} For ctr As Integer = 0 To values.Length - 1 sw.Write("{0:G9}{1}", values(ctr), If(ctr < values.Length - 1, "|", "")) Next sw.Close() Dim restoredValues(values.Length - 1) As Single Dim sr As New StreamReader(".\Singles.dat") Dim temp As String = sr.ReadToEnd() Dim tempStrings() As String = temp.Split("|"c) For ctr As Integer = 0 To tempStrings.Length - 1 restoredValues(ctr) = Single.Parse(tempStrings(ctr)) Next For ctr As Integer = 0 To values.Length - 1 Console.WriteLine("{0} {2} {1}", values(ctr), restoredValues(ctr), If(values(ctr).Equals(restoredValues(ctr)), "=", "<>")) Next End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 2.882883 = 2.882883 ' 0.3333333 = 0.3333333 ' 3.141593 = 3.141593
Single Werte haben weniger Genauigkeit als Double Werte. Ein Single Wert, der in einen scheinbar gleichwertigen Double Wert konvertiert wird, entspricht häufig nicht dem Double Wert aufgrund von Genauigkeitsunterschieden. Im folgenden Beispiel wird das Ergebnis identischer Divisionsvorgänge einem Double Wert und einem Single Wert zugewiesen. Nach dem Umwandeln des Single Werts in einen Double, ein Vergleich der beiden Werte zeigt, dass sie ungleich sind.
using System; public class Example9 { public static void Main() { Double value1 = 1 / 3.0; Single sValue2 = 1 / 3.0f; Double value2 = (Double)sValue2; Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)); } } // The example displays the following output: // 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False
open System let value1 = 1. / 3. let sValue2 = 1f /3f let value2 = double sValue2 printfn $"{value1:R} = {value2:R}: {value1.Equals value2}" // The example displays the following output: // 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False
Module Example10 Public Sub Main() Dim value1 As Double = 1 / 3 Dim sValue2 As Single = 1 / 3 Dim value2 As Double = CDbl(sValue2) Console.WriteLine("{0} = {1}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)) End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False
Um dieses Problem zu vermeiden, verwenden Sie entweder den Double Datentyp anstelle des Single Datentyps, oder verwenden Sie die Round Methode, damit beide Werte dieselbe Genauigkeit aufweisen.
Testen auf Gleichheit
Um gleich zu sein, müssen zwei Single Werte identische Werte darstellen. Aufgrund von Unterschieden in der Genauigkeit zwischen Werten oder aufgrund eines Genauigkeitsverlusts durch einen oder beide Werte ergeben sich gleitkommawerte, die erwartet werden, dass sie aufgrund von Unterschieden in ihren am wenigsten signifikanten Ziffern ungleich sind. Daher ergeben Aufrufe der Equals Methode, um zu bestimmen, ob zwei Werte gleich sind, oder Aufrufe der CompareTo Methode, um die Beziehung zwischen zwei Single Werten zu bestimmen, häufig unerwartete Ergebnisse. Dies zeigt sich im folgenden Beispiel, wobei zwei scheinbar gleiche Single Werte ungleich sind, da der erste Wert 7 Ziffern genauigkeitsmäßig hat, während der zweite Wert 9 hat.
using System;
public class Example
{
public static void Main()
{
float value1 = .3333333f;
float value2 = 1.0f/3;
Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2));
}
}
// The example displays the following output:
// 0.3333333 = 0.333333343: False
let value1 = 0.3333333f
let value2 = 1f / 3f
printfn $"{value1:R} = {value2:R}: {value1.Equals value2}"
// The example displays the following output:
// 0.3333333 = 0.333333343: False
Module Example1
Public Sub Main()
Dim value1 As Single = 0.3333333
Dim value2 As Single = 1 / 3
Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2))
End Sub
End Module
' The example displays the following output:
' 0.3333333 = 0.333333343: False
Berechnete Werte, die unterschiedlichen Codepfaden folgen und auf unterschiedliche Weise bearbeitet werden, belegen häufig ungleiche Werte. Im folgenden Beispiel wird ein Single Wert quadratisch und dann die Quadratwurzel berechnet, um den ursprünglichen Wert wiederherzustellen. Eine Sekunde Single wird mit 3,51 multipliziert und quadratisch vor der Quadratwurzel des Ergebnisses durch 3,51 dividiert, um den ursprünglichen Wert wiederherzustellen. Obwohl die beiden Werte identisch erscheinen, gibt ein Aufruf der Equals(Single) Methode an, dass sie nicht gleich sind. Wenn Sie die Standardformatzeichenfolge "G9" verwenden, um eine Ergebniszeichenfolge zurückzugeben, die alle signifikanten Ziffern jedes Single Werts anzeigt, zeigt, dass der zweite Wert 0000000000001 kleiner als der erste ist.
using System;
public class Example1
{
public static void Main()
{
float value1 = 10.201438f;
value1 = (float)Math.Sqrt((float)Math.Pow(value1, 2));
float value2 = (float)Math.Pow((float)value1 * 3.51f, 2);
value2 = ((float)Math.Sqrt(value2)) / 3.51f;
Console.WriteLine("{0} = {1}: {2}\n",
value1, value2, value1.Equals(value2));
Console.WriteLine("{0:G9} = {1:G9}", value1, value2);
}
}
// The example displays the following output:
// 10.20144 = 10.20144: False
//
// 10.201438 = 10.2014389
let value1 =
10.201438f ** 2f
|> sqrt
let value2 =
((value1 * 3.51f) ** 2f |> sqrt) / 3.51f
printfn $"{value1} = {value2}: {value1.Equals value2}\n"
printfn $"{value1:G9} = {value2:G9}"
// The example displays the following output:
// 10.20144 = 10.20144: False
//
// 10.201438 = 10.2014389
Module Example2
Public Sub Main()
Dim value1 As Single = 10.201438
value1 = CSng(Math.Sqrt(CSng(Math.Pow(value1, 2))))
Dim value2 As Single = CSng(Math.Pow(value1 * CSng(3.51), 2))
value2 = CSng(Math.Sqrt(value2) / CSng(3.51))
Console.WriteLine("{0} = {1}: {2}",
value1, value2, value1.Equals(value2))
Console.WriteLine()
Console.WriteLine("{0:G9} = {1:G9}", value1, value2)
End Sub
End Module
' The example displays the following output:
' 10.20144 = 10.20144: False
'
' 10.201438 = 10.2014389
In Fällen, in denen ein Genauigkeitsverlust wahrscheinlich das Ergebnis eines Vergleichs beeinflusst, können Sie die folgenden Techniken verwenden, anstatt die Equals Methode aufzurufen CompareTo :
Rufen Sie die Math.Round Methode auf, um sicherzustellen, dass beide Werte dieselbe Genauigkeit aufweisen. Im folgenden Beispiel wird ein vorheriges Beispiel so geändert, dass dieser Ansatz verwendet wird, sodass zwei Bruchwerte gleichwertig sind.
using System; public class Example2 { public static void Main() { float value1 = .3333333f; float value2 = 1.0f / 3; int precision = 7; value1 = (float)Math.Round(value1, precision); value2 = (float)Math.Round(value2, precision); Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)); } } // The example displays the following output: // 0.3333333 = 0.3333333: True
open System let value1 = 0.3333333f let value2 = 1f / 3f let precision = 7 let value1r = Math.Round(float value1, precision) |> float32 let value2r = Math.Round(float value2, precision) |> float32 printfn $"{value1:R} = {value2:R}: {value1.Equals value2}" // The example displays the following output: // 0.3333333 = 0.3333333: True
Module Example3 Public Sub Main() Dim value1 As Single = 0.3333333 Dim value2 As Single = 1 / 3 Dim precision As Integer = 7 value1 = CSng(Math.Round(value1, precision)) value2 = CSng(Math.Round(value2, precision)) Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)) End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 0.3333333 = 0.3333333: True
Das Problem der Genauigkeit gilt weiterhin für das Runden von Mittelpunktswerten. Weitere Informationen finden Sie unter der Methode Math.Round(Double, Int32, MidpointRounding).
Testen Sie die ungefähre Gleichheit anstelle der Gleichheit. Für diese Technik müssen Sie entweder einen absoluten Betrag definieren, um den sich die beiden Werte unterscheiden können, aber dennoch gleich sind oder dass Sie einen relativen Betrag definieren, um den der kleinere Wert vom größeren Wert abweichen kann.
Warnung
Single.Epsilon wird manchmal als absolutes Maß für den Abstand zwischen zwei Single Werten beim Testen auf Gleichheit verwendet. Misst jedoch den kleinsten möglichen Wert, Single.Epsilon der zu einem Single Wert addiert oder subtrahiert werden kann, dessen Wert null ist. Für die meisten positiven und negativen Single Werte ist der Wert Single.Epsilon zu klein, um erkannt zu werden. Aus diesem Grund wird die Verwendung in Tests für Gleichheit nicht empfohlen, mit Ausnahme von Werten, die null sind.
Im folgenden Beispiel wird der letztere Ansatz verwendet, um eine
IsApproximatelyEqual
Methode zu definieren, die den relativen Unterschied zwischen zwei Werten testet. Sie kontrastiert auch das Ergebnis von Aufrufen derIsApproximatelyEqual
Methode und der Equals(Single) Methode.using System; public class Example3 { public static void Main() { float one1 = .1f * 10; float one2 = 0f; for (int ctr = 1; ctr <= 10; ctr++) one2 += .1f; Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", one1, one2, one1.Equals(one2)); Console.WriteLine("{0:R} is approximately equal to {1:R}: {2}", one1, one2, IsApproximatelyEqual(one1, one2, .000001f)); } static bool IsApproximatelyEqual(float value1, float value2, float epsilon) { // If they are equal anyway, just return True. if (value1.Equals(value2)) return true; // Handle NaN, Infinity. if (Double.IsInfinity(value1) | Double.IsNaN(value1)) return value1.Equals(value2); else if (Double.IsInfinity(value2) | Double.IsNaN(value2)) return value1.Equals(value2); // Handle zero to avoid division by zero double divisor = Math.Max(value1, value2); if (divisor.Equals(0)) divisor = Math.Min(value1, value2); return Math.Abs(value1 - value2) / divisor <= epsilon; } } // The example displays the following output: // 1 = 1.00000012: False // 1 is approximately equal to 1.00000012: True
open System let isApproximatelyEqual value1 value2 epsilon = // If they are equal anyway, just return True. if value1.Equals value2 then true // Handle NaN, Infinity. elif Single.IsInfinity value1 || Single.IsNaN value1 then value1.Equals value2 elif Single.IsInfinity value2 || Single.IsNaN value2 then value1.Equals value2 else // Handle zero to avoid division by zero let divisor = max value1 value2 let divisor = if divisor.Equals 0 then min value1 value2 else divisor abs (value1 - value2) / divisor <= epsilon let one1 = 0.1f * 10f let mutable one2 = 0f for _ = 1 to 10 do one2 <- one2 + 0.1f printfn $"{one1:R} = {one2:R}: {one1.Equals one2}" printfn $"{one1:R} is approximately equal to {one2:R}: {isApproximatelyEqual one1 one2 0.000001f}" // The example displays the following output: // 1 = 1.00000012: False // 1 is approximately equal to 1.00000012: True
Module Example4 Public Sub Main() Dim one1 As Single = 0.1 * 10 Dim one2 As Single = 0 For ctr As Integer = 1 To 10 one2 += CSng(0.1) Next Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", one1, one2, one1.Equals(one2)) Console.WriteLine("{0:R} is approximately equal to {1:R}: {2}", one1, one2, IsApproximatelyEqual(one1, one2, 0.000001)) End Sub Function IsApproximatelyEqual(value1 As Single, value2 As Single, epsilon As Single) As Boolean ' If they are equal anyway, just return True. If value1.Equals(value2) Then Return True ' Handle NaN, Infinity. If Single.IsInfinity(value1) Or Single.IsNaN(value1) Then Return value1.Equals(value2) ElseIf Single.IsInfinity(value2) Or Single.IsNaN(value2) Then Return value1.Equals(value2) End If ' Handle zero to avoid division by zero Dim divisor As Single = Math.Max(value1, value2) If divisor.Equals(0) Then divisor = Math.Min(value1, value2) End If Return Math.Abs(value1 - value2) / divisor <= epsilon End Function End Module ' The example displays the following output: ' 1 = 1.00000012: False ' 1 is approximately equal to 1.00000012: True
Gleitkommawerte und Ausnahmen
Vorgänge mit Gleitkommawerten lösen keine Ausnahmen aus, im Gegensatz zu Vorgängen mit integralen Typen, die Ausnahmen in Fällen illegaler Vorgänge wie Division durch Null oder Überlauf auslösen. In diesen Situationen ist das Ergebnis eines Gleitkommavorgangs null, positive Unendlichkeit, negative Unendlichkeit oder keine Zahl (NaN):
Wenn das Ergebnis eines Gleitkommavorgangs für das Zielformat zu klein ist, ist das Ergebnis null. Dies kann auftreten, wenn zwei sehr kleine Gleitkommazahlen multipliziert werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt.
using System; public class Example6 { public static void Main() { float value1 = 1.163287e-36f; float value2 = 9.164234e-25f; float result = value1 * value2; Console.WriteLine("{0} * {1} = {2}", value1, value2, result); Console.WriteLine("{0} = 0: {1}", result, result.Equals(0.0f)); } } // The example displays the following output: // 1.163287E-36 * 9.164234E-25 = 0 // 0 = 0: True
let value1 = 1.163287e-36f let value2 = 9.164234e-25f let result = value1 * value2 printfn $"{value1} * {value2} = {result}" printfn $"{result} = 0: {result.Equals(0f)}" // The example displays the following output: // 1.163287E-36 * 9.164234E-25 = 0 // 0 = 0: True
Module Example7 Public Sub Main() Dim value1 As Single = 1.163287E-36 Dim value2 As Single = 9.164234E-25 Dim result As Single = value1 * value2 Console.WriteLine("{0} * {1} = {2:R}", value1, value2, result) Console.WriteLine("{0} = 0: {1}", result, result.Equals(0)) End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 1.163287E-36 * 9.164234E-25 = 0 ' 0 = 0: True
Wenn die Größe des Ergebnisses eines Gleitkommavorgangs den Bereich des Zielformats überschreitet, ist PositiveInfinity das Ergebnis des Vorgangs oder NegativeInfinity, entsprechend dem Vorzeichen des Ergebnisses. Das Ergebnis eines Vorgangs Single.MaxValue , der überläuft, und PositiveInfinitydas Ergebnis eines Vorgangs Single.MinValue , der überläuft, lautet NegativeInfinity, wie im folgenden Beispiel dargestellt.
using System; public class Example7 { public static void Main() { float value1 = 3.065e35f; float value2 = 6.9375e32f; float result = value1 * value2; Console.WriteLine("PositiveInfinity: {0}", Single.IsPositiveInfinity(result)); Console.WriteLine("NegativeInfinity: {0}\n", Single.IsNegativeInfinity(result)); value1 = -value1; result = value1 * value2; Console.WriteLine("PositiveInfinity: {0}", Single.IsPositiveInfinity(result)); Console.WriteLine("NegativeInfinity: {0}", Single.IsNegativeInfinity(result)); } } // The example displays the following output: // PositiveInfinity: True // NegativeInfinity: False // // PositiveInfinity: False // NegativeInfinity: True
open System let value1 = 3.065e35f let value2 = 6.9375e32f let result = value1 * value2 printfn $"PositiveInfinity: {Single.IsPositiveInfinity result}" printfn $"NegativeInfinity: {Single.IsNegativeInfinity result}\n" let value3 = -value1 let result2 = value3 * value2 printfn $"PositiveInfinity: {Single.IsPositiveInfinity result}" printfn $"NegativeInfinity: {Single.IsNegativeInfinity result}" // The example displays the following output: // PositiveInfinity: True // NegativeInfinity: False // // PositiveInfinity: False // NegativeInfinity: True
Module Example8 Public Sub Main() Dim value1 As Single = 3.065E+35 Dim value2 As Single = 6.9375E+32 Dim result As Single = value1 * value2 Console.WriteLine("PositiveInfinity: {0}", Single.IsPositiveInfinity(result)) Console.WriteLine("NegativeInfinity: {0}", Single.IsNegativeInfinity(result)) Console.WriteLine() value1 = -value1 result = value1 * value2 Console.WriteLine("PositiveInfinity: {0}", Single.IsPositiveInfinity(result)) Console.WriteLine("NegativeInfinity: {0}", Single.IsNegativeInfinity(result)) End Sub End Module ' The example displays the following output: ' PositiveInfinity: True ' NegativeInfinity: False ' ' PositiveInfinity: False ' NegativeInfinity: True
PositiveInfinity ergibt sich auch aus einer Division um Null mit einer positiven Dividende und NegativeInfinity ergibt sich aus einer Division um Null mit einer negativen Dividende.
Wenn ein Gleitkommavorgang ungültig ist, lautet NaNdas Ergebnis des Vorgangs . Beispiel: NaN Ergebnisse aus den folgenden Vorgängen:
- Division by zero with a dividend of zero. Beachten Sie, dass andere Fälle der Division durch Null entweder PositiveInfinity oder NegativeInfinity.
- Alle Gleitkommavorgänge mit ungültiger Eingabe. Beispielsweise wird versucht, die Quadratwurzel eines negativen Werts NaNzu finden.
- Jeder Vorgang mit einem Argument, dessen Wert lautet Single.NaN.
Typkonvertierungen
Die Single Struktur definiert keine expliziten oder impliziten Konvertierungsoperatoren. Stattdessen werden Konvertierungen vom Compiler implementiert.
In der folgenden Tabelle sind die möglichen Konvertierungen eines Werts der anderen numerischen Typen des Grundtyps in einen Single Wert aufgeführt. Außerdem wird angegeben, ob die Konvertierung verbreitert oder eingeschränkt wird und ob die resultierende Single Genauigkeit geringer ist als der ursprüngliche Wert.
Konvertierung von | Verbreiterung/Verengung | Möglicher Genauigkeitsverlust |
---|---|---|
Byte | Widening | Nein |
Decimal | Widening Beachten Sie, dass C# einen Umwandlungsoperator erfordert. |
Ja. Decimal unterstützt 29 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
Double | Verengung; Out-of-Range-Werte werden in oder Double.PositiveInfinity.Double.NegativeInfinity | Ja. Double unterstützt 17 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
Int16 | Widening | Nein |
Int32 | Widening | Ja. Int32 unterstützt 10 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
Int64 | Widening | Ja. Int64 unterstützt 19 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
SByte | Widening | Nein |
UInt16 | Widening | Nein |
UInt32 | Widening | Ja. UInt32 unterstützt 10 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
UInt64 | Widening | Ja. Int64 unterstützt 20 Dezimalziffern der Genauigkeit; Single unterstützt 9. |
Im folgenden Beispiel wird der Minimal- oder Maximalwert anderer numerischer Grundtypen in einen Single Wert konvertiert.
using System;
public class Example4
{
public static void Main()
{
dynamic[] values = { Byte.MinValue, Byte.MaxValue, Decimal.MinValue,
Decimal.MaxValue, Double.MinValue, Double.MaxValue,
Int16.MinValue, Int16.MaxValue, Int32.MinValue,
Int32.MaxValue, Int64.MinValue, Int64.MaxValue,
SByte.MinValue, SByte.MaxValue, UInt16.MinValue,
UInt16.MaxValue, UInt32.MinValue, UInt32.MaxValue,
UInt64.MinValue, UInt64.MaxValue };
float sngValue;
foreach (var value in values)
{
if (value.GetType() == typeof(Decimal) ||
value.GetType() == typeof(Double))
sngValue = (float)value;
else
sngValue = value;
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2:R} ({3})",
value, value.GetType().Name,
sngValue, sngValue.GetType().Name);
}
}
}
// The example displays the following output:
// 0 (Byte) --> 0 (Single)
// 255 (Byte) --> 255 (Single)
// -79228162514264337593543950335 (Decimal) --> -7.92281625E+28 (Single)
// 79228162514264337593543950335 (Decimal) --> 7.92281625E+28 (Single)
// -1.79769313486232E+308 (Double) --> -Infinity (Single)
// 1.79769313486232E+308 (Double) --> Infinity (Single)
// -32768 (Int16) --> -32768 (Single)
// 32767 (Int16) --> 32767 (Single)
// -2147483648 (Int32) --> -2.14748365E+09 (Single)
// 2147483647 (Int32) --> 2.14748365E+09 (Single)
// -9223372036854775808 (Int64) --> -9.223372E+18 (Single)
// 9223372036854775807 (Int64) --> 9.223372E+18 (Single)
// -128 (SByte) --> -128 (Single)
// 127 (SByte) --> 127 (Single)
// 0 (UInt16) --> 0 (Single)
// 65535 (UInt16) --> 65535 (Single)
// 0 (UInt32) --> 0 (Single)
// 4294967295 (UInt32) --> 4.2949673E+09 (Single)
// 0 (UInt64) --> 0 (Single)
// 18446744073709551615 (UInt64) --> 1.84467441E+19 (Single)
open System
let values: obj list =
[ Byte.MinValue; Byte.MaxValue; Decimal.MinValue
Decimal.MaxValue; Double.MinValue; Double.MaxValue
Int16.MinValue; Int16.MaxValue; Int32.MinValue
Int32.MaxValue; Int64.MinValue; Int64.MaxValue
SByte.MinValue; SByte.MaxValue; UInt16.MinValue
UInt16.MaxValue; UInt32.MinValue; UInt32.MaxValue
UInt64.MinValue; UInt64.MaxValue ]
for value in values do
let sngValue =
match value with
| :? byte as v -> float32 v
| :? decimal as v -> float32 v
| :? double as v -> float32 v
| :? int16 as v -> float32 v
| :? int as v -> float32 v
| :? int64 as v -> float32 v
| :? int8 as v -> float32 v
| :? uint16 as v -> float32 v
| :? uint as v -> float32 v
| :? uint64 as v -> float32 v
| _ -> raise (NotImplementedException "Unknown Type")
printfn $"{value} ({value.GetType().Name}) --> {sngValue:R} ({sngValue.GetType().Name})"
// The example displays the following output:
// 0 (Byte) --> 0 (Single)
// 255 (Byte) --> 255 (Single)
// -79228162514264337593543950335 (Decimal) --> -7.92281625E+28 (Single)
// 79228162514264337593543950335 (Decimal) --> 7.92281625E+28 (Single)
// -1.79769313486232E+308 (Double) --> -Infinity (Single)
// 1.79769313486232E+308 (Double) --> Infinity (Single)
// -32768 (Int16) --> -32768 (Single)
// 32767 (Int16) --> 32767 (Single)
// -2147483648 (Int32) --> -2.14748365E+09 (Single)
// 2147483647 (Int32) --> 2.14748365E+09 (Single)
// -9223372036854775808 (Int64) --> -9.223372E+18 (Single)
// 9223372036854775807 (Int64) --> 9.223372E+18 (Single)
// -128 (SByte) --> -128 (Single)
// 127 (SByte) --> 127 (Single)
// 0 (UInt16) --> 0 (Single)
// 65535 (UInt16) --> 65535 (Single)
// 0 (UInt32) --> 0 (Single)
// 4294967295 (UInt32) --> 4.2949673E+09 (Single)
// 0 (UInt64) --> 0 (Single)
// 18446744073709551615 (UInt64) --> 1.84467441E+19 (Single)
Module Example5
Public Sub Main()
Dim values() As Object = {Byte.MinValue, Byte.MaxValue, Decimal.MinValue,
Decimal.MaxValue, Double.MinValue, Double.MaxValue,
Int16.MinValue, Int16.MaxValue, Int32.MinValue,
Int32.MaxValue, Int64.MinValue, Int64.MaxValue,
SByte.MinValue, SByte.MaxValue, UInt16.MinValue,
UInt16.MaxValue, UInt32.MinValue, UInt32.MaxValue,
UInt64.MinValue, UInt64.MaxValue}
Dim sngValue As Single
For Each value In values
If value.GetType() = GetType(Double) Then
sngValue = CSng(value)
Else
sngValue = value
End If
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2:R} ({3})",
value, value.GetType().Name,
sngValue, sngValue.GetType().Name)
Next
End Sub
End Module
' The example displays the following output:
' 0 (Byte) --> 0 (Single)
' 255 (Byte) --> 255 (Single)
' -79228162514264337593543950335 (Decimal) --> -7.92281625E+28 (Single)
' 79228162514264337593543950335 (Decimal) --> 7.92281625E+28 (Single)
' -1.79769313486232E+308 (Double) --> -Infinity (Single)
' 1.79769313486232E+308 (Double) --> Infinity (Single)
' -32768 (Int16) --> -32768 (Single)
' 32767 (Int16) --> 32767 (Single)
' -2147483648 (Int32) --> -2.14748365E+09 (Single)
' 2147483647 (Int32) --> 2.14748365E+09 (Single)
' -9223372036854775808 (Int64) --> -9.223372E+18 (Single)
' 9223372036854775807 (Int64) --> 9.223372E+18 (Single)
' -128 (SByte) --> -128 (Single)
' 127 (SByte) --> 127 (Single)
' 0 (UInt16) --> 0 (Single)
' 65535 (UInt16) --> 65535 (Single)
' 0 (UInt32) --> 0 (Single)
' 4294967295 (UInt32) --> 4.2949673E+09 (Single)
' 0 (UInt64) --> 0 (Single)
' 18446744073709551615 (UInt64) --> 1.84467441E+19 (Single)
Darüber hinaus werden die Double Werte Double.NaN, Double.PositiveInfinity, und Double.NegativeInfinity konvertiert in Single.NaN, Single.PositiveInfinity, bzw Single.NegativeInfinity. . .
Beachten Sie, dass die Konvertierung des Werts einiger numerischer Typen in einen Single Wert zu einem Genauigkeitsverlust führen kann. Wie das Beispiel zeigt, ist ein Genauigkeitsverlust beim Konvertieren Decimalvon Werten , , Double, Int32, Int64, UInt32und UInt64 Werten Single möglich.
Bei der Konvertierung eines Single Werts in ein Double Wert handelt es sich um eine Erweiterungskonvertierung. Die Konvertierung kann zu einem Genauigkeitsverlust führen, wenn der Double Typ keine genaue Darstellung für den Single Wert aufweist.
Die Konvertierung eines Single Werts in einen Wert eines anderen primitiven numerischen Datentyps als einer Double ist eine schmale Konvertierung und erfordert einen Umwandlungsoperator (in C#) oder eine Konvertierungsmethode (in Visual Basic). Werte, die sich außerhalb des Bereichs des Zieldatentyps befinden, die durch die Eigenschaften und MaxValue
Eigenschaften des Zieltyps MinValue
definiert werden, verhalten sich wie in der folgenden Tabelle dargestellt.
Zieltyp | Ergebnis |
---|---|
Beliebiger integraler Typ | Eine OverflowException Ausnahme, wenn die Konvertierung in einem überprüften Kontext auftritt. Wenn die Konvertierung in einem nicht aktivierten Kontext auftritt (der Standardwert in C#), ist der Konvertierungsvorgang erfolgreich, aber der Wert überläuft. |
Decimal | Ausnahme OverflowException : |
Darüber hinaus Single.NaNSingle.PositiveInfinitySingle.NegativeInfinity wird ein Wert für Konvertierungen in ganze Zahlen in einem aktivierten Kontext ausgelöstOverflowException, aber diese Werte überlaufen, wenn sie in ganzzahlige Zahlen in einem nicht aktivierten Kontext konvertiert werden. Für Konvertierungen in Decimal, sie werfen immer einen OverflowException. Konvertierung in Double, sie konvertieren in Double.NaN, Double.PositiveInfinity, und Double.NegativeInfinitybzw.
Beachten Sie, dass ein Genauigkeitsverlust dazu führen kann, dass ein Single Wert in einen anderen numerischen Typ konvertiert wird. Bei der Konvertierung nicht integraler Single Werte, wie die Ausgabe aus dem Beispiel zeigt, geht die Bruchkomponente verloren, wenn der Single Wert entweder gerundet (wie in Visual Basic) oder abgeschnitten (wie in C# und F#) abgeschnitten wird. Bei Konvertierungen in Decimal Werte hat der Single Wert möglicherweise keine genaue Darstellung im Zieldatentyp.
Im folgenden Beispiel wird eine Anzahl von Single Werten in mehrere andere numerische Typen konvertiert. Die Konvertierungen erfolgen in einem eingecheckten Kontext in Visual Basic (Standard), in C# (aufgrund der aktivierten Schlüsselwort (keyword)) und in F# (aufgrund der open Checked
Anweisung). Die Ausgabe aus dem Beispiel zeigt das Ergebnis für Konvertierungen in einem deaktivierten Kontext. Sie können Konvertierungen in einem deaktivierten Kontext in Visual Basic ausführen, indem Sie mit dem /removeintchecks+
Compilerschalter, in C# kompilieren, indem Sie die checked
Anweisung kommentieren und in F# die open Checked
Anweisung kommentieren.
using System;
public class Example5
{
public static void Main()
{
float[] values = { Single.MinValue, -67890.1234f, -12345.6789f,
12345.6789f, 67890.1234f, Single.MaxValue,
Single.NaN, Single.PositiveInfinity,
Single.NegativeInfinity };
checked
{
foreach (var value in values)
{
try
{
Int64 lValue = (long)value;
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} (0x{2:X16}) ({3})",
value, value.GetType().Name,
lValue, lValue.GetType().Name);
}
catch (OverflowException)
{
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to Int64.", value);
}
try
{
UInt64 ulValue = (ulong)value;
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} (0x{2:X16}) ({3})",
value, value.GetType().Name,
ulValue, ulValue.GetType().Name);
}
catch (OverflowException)
{
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to UInt64.", value);
}
try
{
Decimal dValue = (decimal)value;
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} ({3})",
value, value.GetType().Name,
dValue, dValue.GetType().Name);
}
catch (OverflowException)
{
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to Decimal.", value);
}
Double dblValue = value;
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} ({3})",
value, value.GetType().Name,
dblValue, dblValue.GetType().Name);
Console.WriteLine();
}
}
}
}
// The example displays the following output for conversions performed
// in a checked context:
// Unable to convert -3.402823E+38 to Int64.
// Unable to convert -3.402823E+38 to UInt64.
// Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
// -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
//
// -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
// Unable to convert -67890.13 to UInt64.
// -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
// -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
//
// -12345.68 (Single) --> -12345 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (Int64)
// Unable to convert -12345.68 to UInt64.
// -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
// -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
//
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (Int64)
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (UInt64)
// 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
// 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
//
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
// 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
// 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
//
// Unable to convert 3.402823E+38 to Int64.
// Unable to convert 3.402823E+38 to UInt64.
// Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
// 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
//
// Unable to convert NaN to Int64.
// Unable to convert NaN to UInt64.
// Unable to convert NaN to Decimal.
// NaN (Single) --> NaN (Double)
//
// Unable to convert Infinity to Int64.
// Unable to convert Infinity to UInt64.
// Unable to convert Infinity to Decimal.
// Infinity (Single) --> Infinity (Double)
//
// Unable to convert -Infinity to Int64.
// Unable to convert -Infinity to UInt64.
// Unable to convert -Infinity to Decimal.
// -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
// The example displays the following output for conversions performed
// in an unchecked context:
// -3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// -3.402823E+38 (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
// -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
//
// -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
// -67890.13 (Single) --> 18446744073709483726 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (UInt64)
// -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
// -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
//
// -12345.68 (Single) --> -12345 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (Int64)
// -12345.68 (Single) --> 18446744073709539271 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (UInt64)
// -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
// -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
//
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (Int64)
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (UInt64)
// 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
// 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
//
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
// 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
// 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
//
// 3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// 3.402823E+38 (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
// 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
//
// NaN (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// NaN (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert NaN to Decimal.
// NaN (Single) --> NaN (Double)
//
// Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// Infinity (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert Infinity to Decimal.
// Infinity (Single) --> Infinity (Double)
//
// -Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// -Infinity (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert -Infinity to Decimal.
// -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
open System
open Checked
let values =
[ Single.MinValue; -67890.1234f; -12345.6789f
12345.6789f; 67890.1234f; Single.MaxValue
Single.NaN; Single.PositiveInfinity
Single.NegativeInfinity ]
for value in values do
try
let lValue = int64 value
printfn $"{value} ({value.GetType().Name}) --> {lValue} (0x{lValue:X16}) ({lValue.GetType().Name})"
with :? OverflowException ->
printfn $"Unable to convert {value} to Int64."
try
let ulValue = uint64 value
printfn $"{value} ({value.GetType().Name}) --> {ulValue} (0x{ulValue:X16}) ({ulValue.GetType().Name})"
with :? OverflowException ->
printfn $"Unable to convert {value} to UInt64."
try
let dValue = decimal value
printfn $"{value} ({value.GetType().Name}) --> {dValue} ({dValue.GetType().Name})"
with :? OverflowException ->
printfn $"Unable to convert {value} to Decimal."
let dblValue = double value
printfn $"{value} ({value.GetType().Name}) --> {dblValue} ({dblValue.GetType().Name})\n"
// The example displays the following output for conversions performed
// in a checked context:
// Unable to convert -3.402823E+38 to Int64.
// Unable to convert -3.402823E+38 to UInt64.
// Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
// -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
//
// -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
// Unable to convert -67890.13 to UInt64.
// -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
// -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
//
// -12345.68 (Single) --> -12345 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (Int64)
// Unable to convert -12345.68 to UInt64.
// -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
// -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
//
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (Int64)
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (UInt64)
// 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
// 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
//
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
// 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
// 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
//
// Unable to convert 3.402823E+38 to Int64.
// Unable to convert 3.402823E+38 to UInt64.
// Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
// 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
//
// Unable to convert NaN to Int64.
// Unable to convert NaN to UInt64.
// Unable to convert NaN to Decimal.
// NaN (Single) --> NaN (Double)
//
// Unable to convert Infinity to Int64.
// Unable to convert Infinity to UInt64.
// Unable to convert Infinity to Decimal.
// Infinity (Single) --> Infinity (Double)
//
// Unable to convert -Infinity to Int64.
// Unable to convert -Infinity to UInt64.
// Unable to convert -Infinity to Decimal.
// -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
// The example displays the following output for conversions performed
// in an unchecked context:
// -3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// -3.402823E+38 (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
// -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
//
// -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
// -67890.13 (Single) --> 18446744073709483726 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (UInt64)
// -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
// -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
//
// -12345.68 (Single) --> -12345 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (Int64)
// -12345.68 (Single) --> 18446744073709539271 (0xFFFFFFFFFFFFCFC7) (UInt64)
// -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
// -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
//
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (Int64)
// 12345.68 (Single) --> 12345 (0x0000000000003039) (UInt64)
// 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
// 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
//
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
// 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
// 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
// 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
//
// 3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// 3.402823E+38 (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
// 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
//
// NaN (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// NaN (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert NaN to Decimal.
// NaN (Single) --> NaN (Double)
//
// Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// Infinity (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert Infinity to Decimal.
// Infinity (Single) --> Infinity (Double)
//
// -Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
// -Infinity (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
// Unable to convert -Infinity to Decimal.
// -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
Module Example6
Public Sub Main()
Dim values() As Single = {Single.MinValue, -67890.1234, -12345.6789,
12345.6789, 67890.1234, Single.MaxValue,
Single.NaN, Single.PositiveInfinity,
Single.NegativeInfinity}
For Each value In values
Try
Dim lValue As Long = CLng(value)
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} (0x{2:X16}) ({3})",
value, value.GetType().Name,
lValue, lValue.GetType().Name)
Catch e As OverflowException
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to Int64.", value)
End Try
Try
Dim ulValue As UInt64 = CULng(value)
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} (0x{2:X16}) ({3})",
value, value.GetType().Name,
ulValue, ulValue.GetType().Name)
Catch e As OverflowException
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to UInt64.", value)
End Try
Try
Dim dValue As Decimal = CDec(value)
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} ({3})",
value, value.GetType().Name,
dValue, dValue.GetType().Name)
Catch e As OverflowException
Console.WriteLine("Unable to convert {0} to Decimal.", value)
End Try
Dim dblValue As Double = value
Console.WriteLine("{0} ({1}) --> {2} ({3})",
value, value.GetType().Name,
dblValue, dblValue.GetType().Name)
Console.WriteLine()
Next
End Sub
End Module
' The example displays the following output for conversions performed
' in a checked context:
' Unable to convert -3.402823E+38 to Int64.
' Unable to convert -3.402823E+38 to UInt64.
' Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
' -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
'
' -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
' Unable to convert -67890.13 to UInt64.
' -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
' -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
'
' -12345.68 (Single) --> -12346 (0xFFFFFFFFFFFFCFC6) (Int64)
' Unable to convert -12345.68 to UInt64.
' -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
' -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
'
' 12345.68 (Single) --> 12346 (0x000000000000303A) (Int64)
' 12345.68 (Single) --> 12346 (0x000000000000303A) (UInt64)
' 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
' 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
'
' 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
' 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
' 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
' 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
'
' Unable to convert 3.402823E+38 to Int64.
' Unable to convert 3.402823E+38 to UInt64.
' Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
' 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
'
' Unable to convert NaN to Int64.
' Unable to convert NaN to UInt64.
' Unable to convert NaN to Decimal.
' NaN (Single) --> NaN (Double)
'
' Unable to convert Infinity to Int64.
' Unable to convert Infinity to UInt64.
' Unable to convert Infinity to Decimal.
' Infinity (Single) --> Infinity (Double)
'
' Unable to convert -Infinity to Int64.
' Unable to convert -Infinity to UInt64.
' Unable to convert -Infinity to Decimal.
' -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
' The example displays the following output for conversions performed
' in an unchecked context:
' -3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
' -3.402823E+38 (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
' Unable to convert -3.402823E+38 to Decimal.
' -3.402823E+38 (Single) --> -3.40282346638529E+38 (Double)
'
' -67890.13 (Single) --> -67890 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (Int64)
' -67890.13 (Single) --> 18446744073709483726 (0xFFFFFFFFFFFEF6CE) (UInt64)
' -67890.13 (Single) --> -67890.12 (Decimal)
' -67890.13 (Single) --> -67890.125 (Double)
'
' -12345.68 (Single) --> -12346 (0xFFFFFFFFFFFFCFC6) (Int64)
' -12345.68 (Single) --> 18446744073709539270 (0xFFFFFFFFFFFFCFC6) (UInt64)
' -12345.68 (Single) --> -12345.68 (Decimal)
' -12345.68 (Single) --> -12345.6787109375 (Double)
'
' 12345.68 (Single) --> 12346 (0x000000000000303A) (Int64)
' 12345.68 (Single) --> 12346 (0x000000000000303A) (UInt64)
' 12345.68 (Single) --> 12345.68 (Decimal)
' 12345.68 (Single) --> 12345.6787109375 (Double)
'
' 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (Int64)
' 67890.13 (Single) --> 67890 (0x0000000000010932) (UInt64)
' 67890.13 (Single) --> 67890.12 (Decimal)
' 67890.13 (Single) --> 67890.125 (Double)
'
' 3.402823E+38 (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
' 3.402823E+38 (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
' Unable to convert 3.402823E+38 to Decimal.
' 3.402823E+38 (Single) --> 3.40282346638529E+38 (Double)
'
' NaN (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
' NaN (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
' Unable to convert NaN to Decimal.
' NaN (Single) --> NaN (Double)
'
' Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
' Infinity (Single) --> 0 (0x0000000000000000) (UInt64)
' Unable to convert Infinity to Decimal.
' Infinity (Single) --> Infinity (Double)
'
' -Infinity (Single) --> -9223372036854775808 (0x8000000000000000) (Int64)
' -Infinity (Single) --> 9223372036854775808 (0x8000000000000000) (UInt64)
' Unable to convert -Infinity to Decimal.
' -Infinity (Single) --> -Infinity (Double)
Weitere Informationen zur Konvertierung numerischer Typen finden Sie unter Typkonvertierung in .NET und Typkonvertierungstabellen.
Gleitkommafunktionen
Die Single Struktur und verwandte Typen stellen Methoden bereit, um die folgenden Kategorien von Vorgängen auszuführen:
Vergleich von Werten. Sie können die Equals Methode aufrufen, um zu bestimmen, ob zwei Single Werte gleich sind, oder die CompareTo Methode, um die Beziehung zwischen zwei Werten zu bestimmen.
Die Single Struktur unterstützt auch einen vollständigen Satz von Vergleichsoperatoren. Sie können z. B. auf Gleichheit oder Ungleichheit testen oder ermitteln, ob ein Wert größer oder gleich einem anderen Wert ist. Wenn einer der Operanden ein Doubleist, wird der Single Wert vor dem Ausführen des Vergleichs in einen Double konvertiert. Wenn einer der Operanden ein integraler Typ ist, wird er in einen Single konvertiert, bevor der Vergleich ausgeführt wird. Obwohl diese Verbreiterungskonvertierungen sind, können sie zu einem Genauigkeitsverlust führen.
Warnung
Aufgrund von Genauigkeitsunterschieden können zwei Single Werte, die Sie erwarten, ungleich sein, ungleich sein, was sich auf das Ergebnis des Vergleichs auswirkt. Weitere Informationen zum Vergleichen von zwei Single Werten finden Sie im Abschnitt "Test for equality".
Sie können auch die IsNaNmethoden , IsInfinity, um IsPositiveInfinityIsNegativeInfinity auf diese speziellen Werte zu testen.
Mathematische Vorgänge. Allgemeine arithmetische Vorgänge wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division werden von Sprachcompilern und CIL-Anweisungen (Common Intermediate Language) anstelle von Single Methoden implementiert. Wenn der andere Operand in einem mathematischen Vorgang ein Doubleist, wird er Single vor dem Ausführen des Vorgangs in einen Double konvertiert, und das Ergebnis des Vorgangs ist ebenfalls ein Double Wert. Wenn der andere Operand ein integraler Typ ist, wird er vor dem Ausführen des Vorgangs in einen Single konvertiert, und das Ergebnis des Vorgangs ist ebenfalls ein Single Wert.
Sie können andere mathematische Vorgänge ausführen, indem Sie (
Shared
in Visual Basic)-Methoden in der System.Math Klasse aufrufenstatic
. Dazu gehören zusätzliche Methoden, die häufig für arithmetische Methoden (z Math.Abs. B. , Math.Signund Math.Sqrt), Geometrie (z Math.Cos . B. und Math.Sin), und Calculus (z Math.Log. B. ) verwendet werden. In allen Fällen wird der Single Wert in ein Double.Sie können auch die einzelnen Bits in einem Single Wert bearbeiten. Die BitConverter.GetBytes(Single) Methode gibt das Bitmuster in einem Bytearray zurück. Indem Sie dieses Bytearray an die BitConverter.ToInt32 Methode übergeben, können Sie auch das Single Bitmuster des Werts in einer 32-Bit-Ganzzahl beibehalten.
Rundung. Rundung wird häufig als Technik verwendet, um die Auswirkungen von Unterschieden zwischen Werten zu verringern, die durch Probleme der Gleitkommadarstellung und Genauigkeit verursacht werden. Sie können einen Single Wert runden, indem Sie die Math.Round Methode aufrufen. Beachten Sie jedoch, dass der Single Wert vor dem Aufrufen der Methode in eine Double konvertiert wird, und die Konvertierung kann zu einem Genauigkeitsverlust führen.
Formatierung. Sie können einen Single Wert in die Zeichenfolgendarstellung konvertieren, indem Sie die ToString Methode aufrufen oder das Zusammengesetztformatierungsfeature verwenden. Informationen dazu, wie formatieren Zeichenfolgen die Zeichenfolgendarstellung von Gleitkommawerten steuern, finden Sie in den Themen " Standard Numeric Format Strings " und "Custom Numeric Format Strings ".
Analysieren von Zeichenfolgen. Sie können die Zeichenfolgendarstellung eines Gleitkommawerts in einen Single Wert konvertieren, indem Sie die Parse Methode aufrufen TryParse . Wenn der Analysevorgang fehlschlägt, löst die Parse Methode eine Ausnahme aus, während die TryParse Methode zurückgibt
false
.Typkonvertierung. Die Single Struktur stellt eine explizite Schnittstellenimplementierung für die IConvertible Schnittstelle bereit, die die Konvertierung zwischen zwei standardmäßigen .NET-Datentypen unterstützt. Sprachcompiler unterstützen auch die implizite Konvertierung von Werten für alle anderen standardmäßigen numerischen Typen mit Ausnahme der Konvertierung in DoubleSingle Werte. Die Konvertierung eines Werts eines anderen numerischen Standardtyps als eines in eine DoubleSingle ist eine Erweiterungskonvertierung und erfordert nicht die Verwendung eines Umwandlungsoperators oder einer Konvertierungsmethode.
Die Konvertierung von 32-Bit- und 64-Bit-Ganzzahlwerten kann jedoch zu einem Genauigkeitsverlust führen. In der folgenden Tabelle sind die Unterschiede der Genauigkeit für 32-Bit-, 64-Bit- und Double Typen aufgeführt:
Typ Maximale Genauigkeit (in Dezimalziffern) Interne Genauigkeit (in Dezimalziffern) Double 15 17 Int32 und UInt32 10 10 Int64 und UInt64 19 19 Single 7 9 Das Problem der Genauigkeit wirkt sich am häufigsten auf Werte aus Single , die in Double Werte konvertiert werden. Im folgenden Beispiel sind zwei werte, die von identischen Divisionsvorgängen erzeugt werden, ungleich, da einer der Werte ein Gleitkommawert mit einer Genauigkeit ist, der in einen Doublekonvertiert wird.
using System; public class Example8 { public static void Main() { Double value1 = 1 / 3.0; Single sValue2 = 1 / 3.0f; Double value2 = (Double)sValue2; Console.WriteLine("{0:R} = {1:R}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)); } } // The example displays the following output: // 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False
let value1 = 1. / 3. let sValue2 = 1f / 3f let value2 = double sValue2 printfn $"{value1:R} = {value2:R}: {value1.Equals value2}" // The example displays the following output: // 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False
Module Example9 Public Sub Main() Dim value1 As Double = 1 / 3 Dim sValue2 As Single = 1 / 3 Dim value2 As Double = CDbl(sValue2) Console.WriteLine("{0} = {1}: {2}", value1, value2, value1.Equals(value2)) End Sub End Module ' The example displays the following output: ' 0.33333333333333331 = 0.3333333432674408: False