C编译器中存在哪些不常见的浮点大小？

Question

C 14标准草案似乎对浮动、双倍和长双倍的具体要求相当沉默，尽管这些尺寸似乎很常见：

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浮点：IEEE 32位浮点表示（大约7位精度，指数范围为1e-38..1e 38）

双精度：IEEE 64位浮点表示（大约16位精度，指数范围为1e-308..1e 308）

长双精度：80位浮点表示（大约19位精度，指数范围为1e-4951...1e 4932）

除此之外，目前哪些C编译器和系统使用浮点大小？

我感兴趣的是使用标准类型的长、短和非二进制表示，而不是库，因为我的主要兴趣是C程序的可移植性。

Answer 1

浮点和双精度实际上是IEEE单精度和双精度表示的标准。我将假设这些大小与假设CHAR\u位==8属于同一类别。一些旧的ARM系统确实有奇怪的“混合端”双打，但除非你使用复古的东西，否则你现在不太可能遇到这种情况。

另一方面，长双精度的变化要大得多。有时是IEEE双精度，有时是80位x87扩展，有时是IEEE四精度，有时是由两个IEEE双精度数字相加而成的“双-双”格式。

所以在可移植代码中，你不能指望长双精度比双精度好。

Answer 2

首先，我对堆栈溢出是新手，所以请容忍我。

然而，回答你的问题。看着浮子。h标头，用于指定以下项的浮点参数：

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英特尔编译器

//Float:
#define FLT_MAX                 3.40282347e+38F

//Double:
#define DBL_MAX                 1.7976931348623157e+308

//Long Double:
#if (__IMFLONGDOUBLE == 64) || defined(__LONGDOUBLE_AS_DOUBLE)
#define LDBL_MAX                    1.7976931348623157e+308L
#else
#define LDBL_MAX                1.1897314953572317650213E+4932L

GCC（MinGW实际上是gcc 4或5）

//Float:
#define FLT_MAX         3.40282347e+38F

//Double:
#define DBL_MAX     1.7976931348623157e+308

//Long Double: (same as double for gcc):
#define LDBL_MAX        1.7976931348623157e+308L

微软

//Float:
#define FLT_MAX         3.40282347e+38F

//Double:
#define DBL_MAX     1.7976931348623157e+308

//Long Double: (same as double for Microsoft):
#define LDBL_MAX            DBL_MAX

因此，正如您所看到的，只有英特尔编译器在“标准”Windows机器上为long Double提供了80位表示。

该数据从相应的浮点中复制。h来自Windows计算机的标题。

Answer 3

不清楚你在说什么“不寻常的尺寸”

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如果您只询问以位为单位的大小，那么“奇数大小”（即不是2的幂）类型通常存在于不使用8位（或2的幂）字节的旧平台中

一个例子是Unisys ClearPath Dorado服务器，具有36位浮点和72位双精度。到目前为止，这头野兽仍在积极发展中。最后一个版本是在2018年。大型机和服务器的使用寿命很长，因此您仍然可以看到现代使用的一些PDP-10和其他架构，以及现代编译器支持。

但即使在较新的平台上，您仍然可以看到一些示例，如Intel Itanium的82位扩展浮点格式。许多平台也使用40位浮点格式。这在许多使用40位累加器的现代DSP中尤其常见，如TI C3x/C4x、SHARC ADSP-21160、Atmel TSC21020F。还有许多旧的40位浮点格式，如IBM扩展格式或Microsoft MBF扩展格式。另请参阅为什么8位Basic使用40位浮点？

此外，在一些用于微控制器的现代C/C编译器中，还有一些其他非标准的24位浮点。在计算机图形学中，除了16位和24位浮点之外，许多微浮点格式（如10位或11位浮点）也不是未知的

如果您关心格式，那么有许多符合标准的32、64和128位浮点格式不是IEEE-754，就像IBM z、Cray格式和VAX格式中的十六进制和十进制浮点类型一样。

事实上，IBM z是具有十进制浮点硬件的非常罕见的现代平台之一，尽管如果您使用GCC和其他一些编译器，您可以使用其对十进制浮点的内置软件支持。IBM还使用了特殊的double-double格式，到目前为止，它仍然是PowerPC上长double的默认格式

以下是大多数可用浮点格式的摘要。请参阅是否有任何实际CPU未使用IEEE 754？。有关更多信息，请继续下一节

出于性能原因，C中的类型通常映射到硬件类型。因此，如果CPU有FPU，浮点类型将是CPU上可用的任何类型。在现代计算机中，IEEE-754是硬件的主要格式，并且由于C标准浮点和双精度的要求，必须分别映射到至少IEEE-754单精度和双精度

除了在x86和其他少数具有80位扩展精度的罕见平台上，对更高精度类型的硬件支持并不常见，因此long Double通常映射到与这些平台上的Double相同的类型。然而，最近long Double正在GCC或Clang等许多编译器中慢慢迁移到IEEE-754四重精度。由于该版本是使用内置软件库实现的，因此性能要差得多。根据您喜欢更快的执行还是更高的精度，您仍然可以自由选择long Double映射到的任何类型。例如，在x86上，GCC有-mlong-dule-64/80/128和-m96/128 bit-long-Double选项来设置long Double的填充和格式。该选项也可用于许多其他架构，如S/390和zSeries

PowerPC OTOH默认使用完全不同的128位长双精度格式，使用双精度算法实现，并且与IEEE-754双精度范围相同。它的精度略低于四倍精度，但速度要快得多，因为它可以利用硬件双精度。如上所述，您可以使用-mabi=ibmlong Double/ieelong Double选项在2种格式之间进行选择。该技巧也用于某些仅支持32位浮点数以获得接近双精度的平台

IBMz大型机传统上使用IBM十六进制浮点格式，现在仍然使用它。但除此之外，它们还支持IEEE-754二进制和十进制浮点类型

浮点数的格式可以是基16 S/390®十六进制格式、基2 IEEE-754二进制格式或基10 IEEE-754十进制格式。格式基于十六进制和二进制的三个操作数长度：短（32位）、长（64位）和扩展（128位）。格式还基于十进制的三个操作数长度：_Decimal32（32位）、_Decimal64（64位）和_Decimal128（128位）。

浮点数

其他架构可能有其他浮点格式，如VAX或Cray。然而，由于这些大型机仍在使用，它们的新硬件版本也包括对IEEE-754的支持，就像IBM对它们的大型机所做的那样

在没有FPU的现代平台上，浮点类型通常是IEEE-754单精度和双精度，以获得更好的互操作性和库支持。然而，在8位微控制器上，即使是单精度也太昂贵，因此一些编译器支持非标准模式，其中浮点是24位类型。例如，XC8编译器使用24位浮点格式，它是32位格式的截断形式，而NXP的MRK使用不同的24位浮点格式

由于需要更窄浮点类型的图形和AI应用程序的兴起，许多平台也引入了IEEE-754 binary16和Google的bFloat16等16位浮点格式，编译器对它们的支持也很有限，例如GCC中的__fp16