为什么 C# 和 C 在格式化双精度数时产生不同的输出？

在 C# 中格式化双精度数

在最近的实验中，尝试在 C# 中模拟 C 的输出格式化功能。然而，预期输出与实际输出之间存在差异。

C 代码：

double i = 10 * 0.69;
printf("%f\n", i);
printf("  %.20f\n", i);
printf("+ %.20f\n", 6.9 - i);
printf("= %.20f\n", 6.9);

产生以下输出：

6.900000
6.89999999999999946709
+ 0.00000000000000088818
= 6.90000000000000035527

C# code:

double i = 10 * 0.69;
Console.WriteLine(i);
Console.WriteLine(String.Format("  {0:F20}", i));
Console.WriteLine(String.Format("+ {0:F20}", 6.9 - i));
Console.WriteLine(String.Format("= {0:F20}", 6.9));

yield:

6.9
6.90000000000000000000
+ 0.00000000000000088818
= 6.90000000000000000000

尽管 i 在调试器中显示为 6.89999999999999946709，但在应用格式之前，C# 格式会将值四舍五入到 15 位有效十进制数字。

这种意外行为是因为 .NET在内部使用二进制表示形式存储双精度数。在格式化之前，.NET 会将双精度数转换为十进制字符串，这本质上会引入舍入误差。

要避免此问题，可以：

• 访问精确的小数double 的值： 通过提取内部二进制位构造十进制值的字符串表示形式手动。
• 使用自定义格式化库：利用 Jon Skeet 的 DoubleConverter 类，该类提供了检索双精度型的精确十进制值并将输出四舍五入到指定精度的方法。

DoubleConverter 使用示例：

Console.WriteLine(DoubleConverter.ToExactString(i));
Console.WriteLine(DoubleConverter.ToExactString(6.9 - i));
Console.WriteLine(DoubleConverter.ToExactString(6.9));

// 6.89999999999999946709294817992486059665679931640625
// 0.00000000000000088817841970012523233890533447265625
// 6.9000000000000003552713678800500929355621337890625

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