零基础学 Go 语言(03):数据类型之整型与浮点型

作者: 王炳明 分类: Golang 基础教程 发布时间: 2020-09-30 22:45 热度:27

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1. 整型

Go 语言中,整数类型可以再细分成10个类型,为了方便大家学习,我将这些类型整理成一张表格。

int 和 uint 的区别就在于一个 u,有 u 说明是无符号,没有 u 代表有符号。

解释这个符号的区别

int8uint8 举例,8 代表 8个bit,能表示的数值个数有 2^8 = 256。

uint8 是无符号,能表示的都是正数,0-255,刚好256个数。

int8 是有符号,既可以正数,也可以负数,那怎么办?对半分呗,-128-127,也刚好 256个数。

int8 int16 int32 int64 这几个类型的最后都有一个数值,这表明了它们能表示的数值个数是固定的。

而 int 并没有指定它的位数,说明它的大小,是可以变化的,那根据什么变化呢?

  • 当你在32位的系统下,int 和 uint 都占用 4个字节,也就是32位。
  • 若你在64位的系统下,int 和 uint 都占用 8个字节,也就是64位。

出于这个原因,在某些场景下,你应当避免使用 int 和 uint ,而使用更加精确的 int32 和 int64,比如在二进制传输、读写文件的结构描述(为了保持文件的结构不会受到不同编译目标平台字节长度的影响)

不同进制的表示方法

出于习惯,在初始化数据类型为整型的变量时,我们会使用10进制的表示法,因为它最直观,比如这样,表示整数10.

var num int = 10

不过,你要清楚,你一样可以使用其他进制来表示一个整数,这里以比较常用的2进制、8进制和16进制举例。

2进制:以0b0B为前缀

var num01 int = 0b1100

8进制:以0o或者 0O为前缀

var num02 int = 0o14

16进制:以0x 为前缀

var num03 int = 0xC

下面用一段代码分别使用二进制、8进制、16进制来表示 10 进制的数值:12

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var num01 int = 0b1100
    var num02 int = 0o14
    var num03 int = 0xC

    fmt.Printf("2进制数 %b 表示的是: %d \n", num01, num01)
    fmt.Printf("8进制数 %o 表示的是: %d \n", num02, num02)
    fmt.Printf("16进制数 %X 表示的是: %d \n", num03, num03)
}

输出如下

2进制数 1100 表示的是: 12 
8进制数 14 表示的是: 12 
16进制数 C 表示的是: 12 

以上代码用过了 fmt 包的格式化功能,你可以参考这里去看上面的代码

%b    表示为二进制
%c    该值对应的unicode码值
%d    表示为十进制
%o    表示为八进制
%q    该值对应的单引号括起来的go语法字符字面值,必要时会采用安全的转义表示
%x    表示为十六进制,使用a-f
%X    表示为十六进制,使用A-F
%U    表示为Unicode格式:U+1234,等价于"U+%04X"
%E    用科学计数法表示
%f    用浮点数表示

2. 浮点型

浮点数类型的值一般由整数部分、小数点“.”和小数部分组成。

其中,整数部分和小数部分均由10进制表示法表示。不过还有另一种表示方法。那就是在其中加入指数部分。指数部分由“E”或“e”以及一个带正负号的10进制数组成。比如,3.7E-2表示浮点数0.037。又比如,3.7E+1表示浮点数37

有时候,浮点数类型值的表示也可以被简化。比如,37.0可以被简化为37。又比如,0.037可以被简化为.037

有一点需要注意,在Go语言里,浮点数的相关部分只能由10进制表示法表示,而不能由8进制表示法或16进制表示法表示。比如,03.7表示的一定是浮点数3.7

float32 和 float64

Go语言中提供了两种精度的浮点数 float32 和 float64。

float32,也即我们常说的单精度,存储占用4个字节,也即4*8=32位,其中1位用来符号,8位用来指数,剩下的23位表示尾数

img

float64,也即我们熟悉的双精度,存储占用8个字节,也即8*8=64位,其中1位用来符号,11位用来指数,剩下的52位表示尾数

img

那么精度是什么意思?有效位有多少位?

精度主要取决于尾数部分的位数。

对于 float32(单精度)来说,表示尾数的为23位,除去全部为0的情况以外,最小为2^-23,约等于1.19*10^-7,所以float小数部分只能精确到后面6位,加上小数点前的一位,即有效数字为7位。

同理 float64(单精度)的尾数部分为 52位,最小为2^-52,约为2.22*10^-16,所以精确到小数点后15位,加上小数点前的一位,有效位数为16位。

通过以上,可以总结出以下几点:

一、float32 和 float64 可以表示的数值很多

浮点数类型的取值范围可以从很微小到很巨大。浮点数取值范围的极限值可以在 math 包中找到:

  • 常量 math.MaxFloat32 表示 float32 能取到的最大数值,大约是 3.4e38;
  • 常量 math.MaxFloat64 表示 float64 能取到的最大数值,大约是 1.8e308;
  • float32 和 float64 能表示的最小值分别为 1.4e-45 和 4.9e-324。

二、数值很大但精度有限

人家虽然能表示的数值很大,但精度位却没有那么大。

  • float32的精度只能提供大约6个十进制数(表示后科学计数法后,小数点后6位)的精度
  • float64的精度能提供大约15个十进制数(表示后科学计数法后,小数点后15位)的精度

这里的精度是什么意思呢?

比如 10000018这个数,用 float32 的类型来表示的话,由于其有效位是7位,将10000018 表示成科学计数法,就是 1.0000018 * 10^7,能精确到小数点后面6位。

此时用科学计数法表示后,小数点后有7位,刚刚满足我们的精度要求,意思是什么呢?此时你对这个数进行+1或者-1等数学运算,都能保证计算结果是精确的

import "fmt"
var myfloat float32 = 10000018
func main()  {
    fmt.Println("myfloat: ", myfloat)
    fmt.Println("myfloat: ", myfloat+1)
}

输出如下

myfloat:  1.0000018e+07
myfloat:  1.0000019e+07

上面举了一个刚好满足精度要求数据的临界情况,为了做对比,下面也举一个刚好不满足精度要求的例子。只要给这个数值多加一位数就行了。

换成 100000187,同样使用 float32类型,表示成科学计数法,由于精度有限,表示的时候小数点后面7位是准确的,但若是对其进行数学运算,由于第八位无法表示,所以运算后第七位的值,就会变得不精确。

这里我们写个代码来验证一下,按照我们的理解下面 myfloat01 = 100000182 ,对其+5 操作后,应该等于 myfloat02 = 100000187,

import "fmt"

var myfloat01 float32 = 100000182
var myfloat02 float32 = 100000187

func main() {
    fmt.Println("myfloat: ", myfloat01)
    fmt.Println("myfloat: ", myfloat01+5)
    fmt.Println(myfloat02 == myfloat01+5)
}

但是由于其类型是 float32,精度不足,导致最后比较的结果是不相等(从小数点后第七位开始不精确)

myfloat:  1.00000184e+08
myfloat:  1.0000019e+08
false

由于精度的问题,就会出现这种很怪异的现象,myfloat == myfloat +1 会返回 true

参考文章:

https://www.zhihu.com/question/26022206

明哥写文章,辛苦了,请他喝杯咖啡吧?

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