PHP浮點(diǎn)數(shù)知識(shí)詳解
這篇文章主要介紹了你應(yīng)該知道PHP浮點(diǎn)數(shù)知識(shí),本文講解了PHP浮點(diǎn)數(shù)、PHP數(shù)字的臨界值,精度損失等問題,需要的朋友可以參考下
PHP是一種弱類型語言, 這樣的特性, 必然要求有無縫透明的隱式類型轉(zhuǎn)換, PHP內(nèi)部使用zval來保存任意類型的數(shù)值, zval的結(jié)構(gòu)如下(5.2為例):
代碼如下:
struct _zval_struct {
/* Variable information */
zvalue_value value; /* value */
zend_uint refcount;
zend_uchar type; /* active type */
zend_uchar is_ref;
};
上面的結(jié)構(gòu)中, 實(shí)際保存數(shù)值本身的是zvalue_value聯(lián)合體:
代碼如下:
typedef union _zvalue_value {
long lval; /* long value */
double dval; /* double value */
struct {
char *val;
int len;
} str;
HashTable *ht; /* hash table value */
zend_object_value obj;
} zvalue_value;
今天的話題, 我們只關(guān)注其中的倆個(gè)成員, lval和dval, 我們要意識(shí)到, long lval是隨著編譯器, OS的字長不同而不定長的, 它有可能是32bits或者64bits, 而double dval(雙精度)由IEEE 754規(guī)定, 是定長的, 一定是64bits.
請(qǐng)記住這一點(diǎn), 造就了PHP的一些代碼的”非平臺(tái)無關(guān)性”. 我們接下來的討論, 除了特別指明, 都是假設(shè)long為64bits
IEEE 754的浮點(diǎn)計(jì)數(shù)法, 我這里就不引用了, 大家有興趣的可以自己查看, 關(guān)鍵的一點(diǎn)是, double的尾數(shù)采用52位bit來保存, 算上隱藏的1位有效位, 一共是53bits.
在這里, 引出一個(gè)很有意思的問題, 我們用c代碼舉例(假設(shè)long為64bits):
代碼如下:
long a = x;
assert(a == (long)(double)a);
請(qǐng)問, a的取值在什么范圍內(nèi)的時(shí)候, 上面的代碼可以斷言成功?(留在文章最后解答)
現(xiàn)在我們回歸正題, PHP在執(zhí)行一個(gè)腳本之前, 首先需要讀入腳本, 分析腳本, 這個(gè)過程中也包含著, 對(duì)腳本中的字面量進(jìn)行zval化, 比如對(duì)于如下腳本:
代碼如下:
$a = 9223372036854775807; /pic/p>
$b = 9223372036854775808; /pic/p>
var_dump($a);
var_dump($b);
輸出:
代碼如下:
int(9223372036854775807)
float(9.22337203685E+18)
也就說, PHP在詞法分析階段, 對(duì)于一個(gè)字面量的數(shù)值, 會(huì)去判斷, 是否超出了當(dāng)前系統(tǒng)的long的表值范圍, 如果不是, 則用lval來保存, zval為IS_LONG, 否則就用dval表示, zval IS_FLOAT.
凡是大于最大的整數(shù)值的數(shù)值, 我們都要小心, 因?yàn)樗赡軙?huì)有精度損失:
代碼如下:
$a = 9223372036854775807;
$b = 9223372036854775808;
var_dump($a === ($b - 1));
輸出是false.
現(xiàn)在接上開頭的討論, 之前說過, PHP的整數(shù), 可能是32位, 也可能是64位, 那么就決定了, 一些在64位上可以運(yùn)行正常的代碼, 可能會(huì)因?yàn)殡[形的類型轉(zhuǎn)換, 發(fā)生精度丟失, 從而造成代碼不能正常的運(yùn)行在32位系統(tǒng)上.
所以, 我們一定要警惕這個(gè)臨界值, 好在PHP中已經(jīng)定義了這個(gè)臨界值:
代碼如下:
echo PHP_INT_MAX;
?>
當(dāng)然, 為了保險(xiǎn)起見, 我們應(yīng)該使用字符串來保存大整數(shù), 并且采用比如bcmath這樣的數(shù)學(xué)函數(shù)庫來進(jìn)行計(jì)算.
另外, 還有一個(gè)關(guān)鍵的配置, 會(huì)讓我們產(chǎn)生迷惑, 這個(gè)配置就是php.precision, 這配置決定了PHP再輸出一個(gè)float值的時(shí)候, 輸出多少有效位.
最后, 我們?cè)賮砘仡^看上面提出的問題, 也就是一個(gè)long的整數(shù), 最大的值是多少, 才能保證轉(zhuǎn)到float以后再轉(zhuǎn)回long不會(huì)發(fā)生精度丟失?
比如, 對(duì)于整數(shù), 我們知道它的二進(jìn)制表示是, 101, 現(xiàn)在, 讓我們右移倆位, 變成1.01, 舍去高位的隱含有效位1, 我們得到在double中存儲(chǔ)5的二進(jìn)制數(shù)值為:
代碼如下:
0/*符號(hào)位*/ 10000000001/*指數(shù)位*/ 0100000000000000000000000000000000000000000000000000
5的二進(jìn)制表示, 絲毫未損的保存在了尾數(shù)部分, 這個(gè)情況下, 從double轉(zhuǎn)會(huì)回long, 不會(huì)發(fā)生精度丟失.
我們知道double用52位表示尾數(shù), 算上隱含的首位1, 一共是53位精度.. 那么也就可以得出, 如果一個(gè)long的整數(shù), 值小于:
代碼如下:
2^53 - 1 == 9007199254740991; /pic/p>
那么, 這個(gè)整數(shù), 在發(fā)生long->double->long的數(shù)值轉(zhuǎn)換時(shí), 不會(huì)發(fā)生精度丟失.</p
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