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C++如何判断两个浮点数是否相等_C++处理精度误差常用方法【常识】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-04 16:14:01

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来源于php中文网

原创

== 判断浮点数相等几乎总是错误的,因浮点数是二进制近似表示,0.1+0.2==0.3返回false;应使用epsilon判断绝对或相对误差,接近零时优先用绝对误差。

c++如何判断两个浮点数是否相等_c++处理精度误差常用方法【常识】

直接用 == 判断两个 floatdouble 是否相等,几乎总是错的。

为什么 == 不可靠

浮点数在内存中是二进制近似表示,很多十进制小数(如 0.1)无法精确存储。计算过程还会累积舍入误差。即使逻辑上“应该相等”,实际值可能差一个极小量(比如 1e-16)。

常见错误现象:
0.1 + 0.2 == 0.3 返回 false
循环累加 0.1 十次后与 1.0 比较失败;
从文件读入再输出的值,再读回来比较不通过。

用 epsilon 做相对/绝对误差判断

最常用、最可控的方式:检查两数之差的绝对值是否小于某个阈值(epsilon)。但要注意选哪种 epsilon —— 绝对、相对,还是两者结合。

  • 对接近零的数,用绝对误差更安全:abs(a - b)
  • 对较大数值,相对误差更合理:abs(a - b)
  • 工业级写法(兼顾大小值):abs(a - b)
  • eps 典型取值:1e-9float)、1e-15double),但需根据具体计算误差量级调整

std::absstd::numeric_limits 写健壮比较函数

避免手写 magic number,利用标准库获取类型精度信息更可靠:

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template
bool almost_equal(T a, T b, int ulp = 2) {
    static_assert(std::is_floating_point_v);
    if (a == b) return true;
    auto diff = std::abs(a - b);
    auto max_val = std::max(std::abs(a), std::abs(b));
    auto epsilon = std::numeric_limits::epsilon() * max_val;
    return diff <= epsilon * ulp;
}

说明:
ulp(unit in the last place)表示允许误差多少个最低有效位,2 是常见保守值;
std::numeric_limits::epsilon() 返回 1.0 可表示的最小增量,不是全局容差;
必须先判 a == b,否则 max_val 为 0 会导致除零风险(虽然这里没除,但逻辑更清晰)。

别忽略特殊值和 NaN

NaN 与任何值(包括自己)用 == 比较都返回 false,所以 almost_equal(NAN, NAN) 默认会返回 false,这通常符合预期。但如果业务需要认为两个 NaN 相等,得额外用 std::isnan() 判断。

其他易漏点:
-0.0 == 0.0true,但某些场景需区分符号(可用 std::signbit());
无穷大(inf)比较时,inf == inftrue,但 inf - infNaN,所以误差判断前最好先用 std::isfinite() 过滤。

真正难的不是写一个 almost_equal 函数,而是每次做浮点比较前,想清楚:这个比较发生在哪一步?误差大概有多大?要不要考虑 NaN 和无穷?这些比选哪个 epsilon 更容易被跳过。

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