为什么 C99 标准的作者不指定浮点类型大小的标准？答案

【问题标题】：Why don't the authors of the C99 standard specify a standard for the size of floating point types?为什么 C99 标准的作者不指定浮点类型大小的标准？
【发布时间】：2011-03-27 12:34:17
【问题描述】：

我注意到在 Windows 和 Linux x86 上，float 是 4 字节类型，double 是 8，但 long double 在 x86 和 x86_64 上分别是 12 和 16。 C99 应该以特定的整数大小打破这些障碍。

最初的技术限制似乎是由于 x86 处理器无法处理超过 80 位的浮点运算（加上 2 个字节以四舍五入），但为什么与 int 类型相比标准不一致？为什么他们不去至少 80 位标准化？

【问题讨论】：

这个问题stackoverflow.com/questions/271076/… 是关于 C++ 但它适用于 C。它表明即使在 C 中整数类型也没有标准化：标准故意给编译器回旋余地，以便实现可以一样快尽可能。

标签： c floating-point sizeof c99 standardization

【解决方案1】：

C 语言没有规定各种类型的实现，因此可以在尽可能广泛的硬件上高效实现。

这也扩展到整数类型 - C 标准整数类型具有最小范围（例如，signed char 是 -127 到 127，short 和 int 都是 -32,767 到32,767，long 是 -2,147,483,647 到 2,147,483,647，long long 是 -9,223,372,036,854,775,807 到 9,223,372,036,854,775,807）。对于几乎所有目的，这就是程序员需要知道的全部内容。

C99 确实提供了“固定宽度”整数类型，例如 int32_t - 但这些是可选 - 如果实现不能有效地提供这种类型，则不必提供它。

对于浮点类型，有等效的限制（例如，double 必须具有至少 10 个十进制数字的精度）。

【讨论】：

【解决方案2】：

他们试图（大部分）适应预先存在的 C 实现，其中一些甚至不使用 IEEE 浮点格式。

【讨论】：

+1 该标准指定类型的精度，而不是存储该精度级别需要多少位（浮点数可以通过多种不同方式实现）。
该标准没有指定精度，即使是所有浮点数都舍入为 0 的实现也可能符合要求。但是，它确实推荐 IEEE 精度和格式。

【解决方案3】：

ints 可用于表示抽象的东西，如 id、颜色、错误代码、请求等。在这种情况下，ints 并不是真正用作整数，而是用作位集（= 容器） .大多数时候，程序员确切地知道他需要多少位，因此他希望能够使用所需的位数。

另一方面，floats 是为非常特定的用途（浮点运算）而设计的。您不太可能能够精确确定float 需要多少位。实际上，大多数时候你拥有的比特越多越好。

【讨论】：

只要您知道精度位数，这是正确的。通常我发现我需要知道这一点才能选择 2 的大幂来加/减以舍入到特定数量的二进制位置..

【解决方案4】：

C99 应该以特定的整数大小打破这些障碍。

不，those fixed-width (u)intN_t types are completely optional，因为并非所有处理器都使用 2 的幂的类型大小。C99 只需要定义 (u)int_fastN_t 和 (u)int_leastN_t。这意味着为什么标准与 int 类型相比不一致的前提是完全错误的，因为 int 类型的大小没有一致性

许多现代 DSP 将 24 位字用于 24 位音频。甚至还有 20 位 DSP，例如 Zoran ZR3800x family 或 28-bit DSPs，例如 ADAU1701，它们允许在不削波的情况下转换 16/24 位音频。许多 32 位或 64 位架构还具有一些奇数大小的寄存器，以允许在不溢出的情况下累积值，例如 TI C5500/C6000 与 40-bit long 和 SHARC 与 80 位累加器。 Motorola DSP5600x/3xx series 也有奇怪的大小：2 字节短，3 字节 int，6 字节长。过去有很多带有other word sizes 的架构，比如12、18、36、60 位……还有很多CPUs that use one's complement of sign-magnitude。见Exotic architectures the standards committees care about

C 被设计为灵活以支持各种此类平台。指定一个固定大小，无论是整数还是浮点类型，都违背了这个目的。硬件中的浮点支持变化很大，就像整数支持一样。有不同的格式使用十进制、十六进制或其他可能的基数。每种格式都有不同大小的指数/尾数，不同的符号/指数/尾数位置，甚至有符号格式。例如，有些使用二进制补码作为尾数，而另一些使用二进制补码作为指数或整个浮点值。您可以看到许多格式here，但这显然不是曾经存在的所有格式。例如，上面的 SHARC 有一个特殊的 40 位浮点格式。一些平台还将double-double arithmetic 用于long double。另请参阅

这意味着您不能为所有平台标准化一种浮点格式，因为没有万能的解决方案。如果您正在设计 DSP，那么显然您需要一种最适合您的目的的格式，以便您可以尽可能多地处理数据。当 40 位格式对您的应用程序具有足够的精度、更适合缓存并且需要更小的芯片尺寸时，没有理由使用 IEEE-754 binary64。或者，如果您使用的是小型嵌入式系统，那么 80 位 long double 通常是无用的，因为您甚至没有足够的 ROM 来存储 80 位 long double 库。这就是为什么某些平台将 long double 限制为 64 位，例如 double

【讨论】：