C++中的long double类型

虽然long double提供了更高的精度和更大的范围，但它的兼容性和移植性不好。不同的编译器和平台对long double的实现有所不同。因此，在跨平台开发时，使用long double需要特别小心，确保在所有目标平台上都能正确运行。

long double类型sizeof（）实测:存储空间

测试代码：

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << sizeof(long double) << std::endl;
    return 0;
}

• g++.exe (MinGW-W64 x86_64-posix-seh, built by Brecht Sanders) 11.3.0： 16 （128bits)
• c++Builder12.2
  • bcc32c(基于clang5)： 10 （80bits)
  • bcc64x(基于clang15,使用 -mlong-double-128 )：8 （64bits)
• VC++，微软的long double 就是double，只有64位：https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/build/ieee-floating-point-representation?view=msvc-140
• clang
  • 为了处理和windows的新的sdk的兼容性问题，clang的新版本（15）竟然把 -mlong-double-128 选项给移除了，统一性做的并不好： https://github.com/flang-compiler/flang/pull/1340
  • 一位c++Builder用户抱怨 Clang （无论主机是什么） 不实现使用 quadmath 128 位浮点库，即使已经为此自己做了很多工作： https://github.com/boostorg/multiprecision/issues/216

用圆周率测试long double

测试代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip>
#include <sstream>

int main()
{
    std::cout << "sizeof(long double):"<<sizeof(long double) << std::endl;
    // PI，有效十进制位数40，对应的字符串
    std::string str_pi = "3.141592653589793238462643383279502884197";

    //测试long double 的变量，需要转为对应的字符串
    long double pi=3.141592653589793238462643383279502884197L;
    std::ostringstream out;
    out.precision(39);
    out << std::fixed << pi;
    //long double类型 pi 对应的字符串
    std::string str_pi_from_long_double = out.str();
    std::cout <<"pi:                 "<< str_pi << std::endl;
    std::cout <<"pi_from_long_double:"<< str_pi_from_long_double << std::endl;

    //计算long double 精度
    int n=2;//精度
    while(n<40) {
        if (str_pi[n]!=str_pi_from_long_double[n]) {
            std::cout << "The number of significant digits in long double is:" <<n-1<< std::endl;
            break;
        }else {
            n++;
        }
    }
}

g++:

sizeof(long double):16
pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793238512808959406186204433
The number of significant digits in long double is:19	`

bcc32c:

sizeof(long double):10
pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793238000000000000000000000
The number of significant digits in long double is:19

bcc64x:

sizeof(long double):8
pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793115997963468544185161591
The number of significant digits in long double is:16

结果：

• bcc32c：用80位存储19位有效数字的pi
• g++ ：用 128位存储pi，但只有19位有效
• bcc64x：用64位存储pi

如果传一个double(字面量末尾没有加L)：

long double pi=3.141592653589793238462643383279502884197;

g++:

pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793115997963468544185161591
The number of significant digits in long double is:16

bcc32c:

sizeof(long double):10
pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793116000000000000000000000
The number of significant digits in long double is:16

bcc64x:

sizeof(long double):8
pi:                 3.141592653589793238462643383279502884197
pi_from_long_double:3.141592653589793115997963468544185161591
The number of significant digits in long double is:16

long double相关参考资料

• 真正的四精度浮点数可能要使用 __float128 : Floating Types (Using the GNU Compiler Collection (GCC))
• x86 64pc一般实现的是80位long double： 扩展精度 – 维基百科，自由的百科全书
• 实现：x86 体系结构（特别是 x86 上的 x87 浮点指令）支持 80 位扩展精度运算，在 GNU C 编译器中，无论用于该类型的物理存储如何（可以是 96 位或 128 位），在 x86 处理器上都是 80 位扩展精度：long double – 维基百科，自由的百科全书
• IEEE 浮点运算标准 （IEEE 754） 是浮点运算的技术标准，最初由电气和电子工程师协会 （IEEE） 于 1985 年制定。该标准解决了在各种浮点实现中发现的许多问题，这些问题使它们难以可靠和可移植地使用。许多硬件浮点单元使用 IEEE 754 标准：IEEE 754 – 维基百科，自由的百科全书