如何安全地执行从 double 到 float 的缩小转换？答案

【问题标题】：How do I perform a narrowing conversion from double to float safely?如何安全地执行从 double 到 float 的缩小转换？
【发布时间】：2022-11-16 04:34:37
【问题描述】：

当双精度缩小为浮点数时，我收到一些 -Wnarrowing 转换错误。我怎样才能以明确定义的方式做到这一点？最好使用模板中的选项，我可以切换行为，从抛出异常到限制到最接近的值，或简单的截断。我正在查看 gsl::narrow 演员表，但它似乎只是在幕后执行静态演员表和后续比较：Understanding gsl::narrow implementation。我想要更健壮的东西，因为根据 What are all the common undefined behaviours that a C++ programmer should know about? static_cast<> 是 UB 如果目标类型中的值不可表示。我也很喜欢这个实现，但它也依赖于 static_cast<>：Can a static_cast<float> from double, assigned to double be optimized away? 我不想为此使用 boost。还有其他选择吗？如果这在 c++03 中有效是最好的，但是 c++0x(experimental c++11) 也是可以接受的……或者如果真的需要的话 11……

因为有人问，这里有一个简单的玩具示例：

#include <iostream>

float doubleToFloat(double num) {
    return static_cast<float>(num);
}

int main( int, char**){
    double source = 1; // assume 1 could be any valid double value
    try{
        float dest = doubleToFloat(source);
        std::cout << "Source: (" << source << ") Dest: (" << dest << ")" << std::endl;
    }
    catch( std::exception& e )
    {
        std::cout << "Got exception error: " << e.what() << std::endl;
    }
}

我的主要兴趣是向 doubleToFloat(...) 添加错误处理和安全性，如果需要，可以使用各种自定义异常。

【问题讨论】：

请将您的代码放在问题中。
@Casey 添加了一个例子
double 不能表示为 float 当且仅当其绝对值大于 FLT_MAX。
@n.m.是的，但我认为这还不够，是吗？你不需要考虑精度损失吗？和负数，但我觉得一些 abs() 调用使一切都变成正数可能会解决这个问题......
@n.m.在连续的 float 值之间有很多 double 值。 Demo。他们不算“不可代表”吗？

标签： c++ c++11 casting type-conversion c++03

【解决方案1】：

这取决于你所说的“安全”是什么意思。在大多数情况下，精度很可能会下降。你想检测是否发生这种情况？断言，还是只知道它并通知用户？

一种可能的解决方案是将 double 静态转换为 float，然后再转换为 double，然后比较之前和之后。平等是不可能的，但你可以断言精度损失在你的容忍范围内。

float doubleToFloat(double a_in, bool& ar_withinSpec, double a_tolerance) 
{
    auto reducedPrecision = static_cast<float>(a_in);
    auto roundTrip = static_cast<double>(reducedPrecision);
    ar_withinSpec = (roundTrip < a_tolerance);
    return reducedPrecision;
}

【讨论】：