Ist die Gleitkommagleichheit jemals zuverlässig?

Der verblüffende Fall der Gleitkommagleichheit

Im Bereich der Softwareentwicklung hat das Thema Gleitkommavergleich unzählige Debatten ausgelöst . Obwohl allgemein bekannt ist, dass Gleitkomma-Präzision Herausforderungen bei der Bestimmung der Gleichheit darstellt, gibt es immer noch Szenarien, in denen die Verwendung von == möglicherweise nicht so problematisch ist, wie man annehmen könnte.

Lassen Sie uns das angesprochene spezifische Codebeispiel genauer untersuchen:

// Defined in somewhere.h
static const double BAR = 3.14;

// Code elsewhere.cpp
void foo(double d)
{
    if (d == BAR)
        ...
}

Es stellt sich die Frage, ob es Situationen gibt, in denen dieser Vergleich gültig wäre. Die Antwort liegt in der grundlegenden Natur der Gleitkomma-Datendarstellung.

IEEE 754, der vorherrschende Standard für Gleitkommaoperationen, garantiert, dass Ganzzahldarstellungen innerhalb eines bestimmten Bereichs genau sind, wenn sie als Gleitkommazahlen gespeichert werden. Mit anderen Worten, ganze Zahlen, einschließlich 0,0, können mit == direkt verglichen werden, ohne Angst vor Präzisionsfehlern haben zu müssen.

Daher gilt im angegebenen Code, solange BAR mit einem ganzzahligen Wert innerhalb des Float-Bereichs initialisiert wird , der Vergleich d == BAR ist sicher und zuverlässig.

Beim Umgang mit Variablen, die mathematischen Operationen oder Berechnungen unterzogen wurden, wird die Situation jedoch komplexer. Während einige Berechnungen möglicherweise exakte ganzzahlige Werte ergeben, können andere zu Rundungsfehlern führen, die die Gleitkomma-Gleichheit ungültig machen.

In ähnlicher Weise führt der Aufruf foo(BAR) immer zum Vergleich gleich, vorausgesetzt, dass BAR tatsächlich eine ganzzahlige Konstante ist. Dies liegt daran, dass beide Variablen dieselbe statische Konstante verwenden, die garantiert denselben zugrunde liegenden ganzzahligen Wert darstellt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Gleitkommagleichheit im Allgemeinen mit Vorsicht behandelt werden sollte, es jedoch bestimmte Szenarien gibt, in denen dies möglich ist mit Zuversicht verwendet werden. Beim Vergleich von Ganzzahlen innerhalb des Gleitkommabereichs oder bei der Verwendung statischer Konstanten können sich Programmierer auf die präzise Natur der Gleitkommadarstellung verlassen, um zuverlässige Gleichheitsprüfungen durchzuführen.

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