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超越 JavaScript - 為什麼程式設計中不等於

DDD
發布: 2024-09-13 22:17:02
原創
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當開發者第一次遇到這個看似令人費解的結果時,JavaScript 經常受到嘲笑:

0.1 + 0.2 == 0.30000000000000004
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關於 JavaScript 處理數字的迷因很普遍,常常導致許多人相信這種行為是該語言所獨有的。

Beyond JavaScript - Why     doesn

然而,這個怪癖不僅限於 JavaScript。這是大多數程式語言處理浮點運算方式的結果。

例如,以下是來自 JavaGo 的程式碼片段,它們產生類似的結果:

Beyond JavaScript - Why     doesn

Beyond JavaScript - Why     doesn

電腦本身只能儲存整數。他們不懂分數。 (他們會怎麼做?電腦進行算術運算的唯一方法是打開或關閉一些燈。燈可以打開或關閉。它不能「半」亮!)他們需要某種表示浮點數的方法。由於這種表示法並不完全準確,0.1 0.2 通常不等於 0.3。

所有分母由數係基數的質因數組成的分數都可以清晰地表達,而任何其他分數都會有重複的小數。例如,在以10 為基數的數字系統中,可以清楚地表示1/2、1/4、1/5、1/10 等分數,因為每種情況下的分母均由2 或5(10 的質因數)組成. 然而,像1/3、1/6、1/7 這樣的分數都有循環小數。

同樣,在二進位系統中,像 1/2、1/4、1/8 這樣的分數都可以清晰地表達,而所有其他分數都有循環小數。當您對這些循環小數執行算術運算時,您最終會得到剩餘的內容,當您將計算機的數字二進製表示形式轉換為人類可讀的以 10 為基數的表示形式時,這些剩餘內容會繼續存在。這就是導致大致正確結果的原因。

既然我們已經確定這個問題並非 JavaScript 所獨有,那麼讓我們探討一下浮點數是如何在幕後表示和處理的,以了解為什麼會出現這種行為。

為了了解浮點數在底層是如何表示和處理的,我們首先必須了解 IEEE 754 浮點標準。

IEEE 754 標準是一種廣泛使用的規範,用於在電腦系統中表示浮點數並對其執行算術運算。它的創建是為了確保在各種計算平台上使用浮點運算時的一致性。大多數程式語言和硬體實作(CPU、GPU 等)都遵守此標準。

這是用 IEEE 754 格式表示數字的方式:

Beyond JavaScript - Why     doesn

這裡s是符號位(0代表正,1代表負),M是尾數(保存數字的數字)和E 是決定數字大小的指數。

您將無法找到任何可以以這種格式精確表示數字(如 0.1、0.2 或 0.3)的 M 和 E 整數值。我們只能選擇給出最接近結果的 M 和 E 值。

這是一個可用來決定十進位數的 IEEE 754 表示法的工具:https://www.h-schmidt.net/FloatConverter/IEEE754.html

IEEE 754 0.25 表示法:

Beyond JavaScript - Why     doesn

IEEE 754 分別表示 0.1 與 0.2:

Beyond JavaScript - Why     doesn
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請注意,0.25 時轉換誤差為 0,而 0.1 和 0.2 則為非零誤差。

IEEE 754 定義了以下表示浮點數的格式:

  • 單精確度(32 位元):1 位元符號,8 位元指數,23 位元尾數

  • 雙精確度(64 位元):1 位元符號,11 位元指數,52 位元尾數

為了簡單起見,讓我們考慮使用 32 位元的單精度格式。

0.1 的 32 位元表示為:

0 01111011 10011001100110011001101
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Here the first bit represents the sign (0 which means positive in this case), the next 8 bits (01111011) represent the exponent and the final 23 bits (10011001100110011001101) represent the mantissa.

This is not an exact representation. It represents ≈ 0.100000001490116119384765625

Similarly, the 32 bit representation of 0.2 is:

0 01111100 10011001100110011001101
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This is not an exact representation either. It represents ≈ 0.20000000298023223876953125

When added, this results in:

0 01111101 11001101010011001100110 
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which is ≈ 0.30000001192092896 in decimal representation.

In conclusion, the seemingly perplexing result of 0.1 + 0.2 not yielding 0.3 is not an anomaly specific to JavaScript, but a consequence of the limitations of floating-point arithmetic across programming languages. The roots of this behaviour lie in the binary representation of numbers, which inherently leads to precision errors when handling certain fractions.

以上是超越 JavaScript - 為什麼程式設計中不等於的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

來源:dev.to
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