gcc 9.3.0 printf %Lf 输出不正确

问题描述

printf("%Lf",long double) 将输出截断为 double。还是我做错了什么？

Gcc 9.3.0 Ubuntu 20.04.2，Linux 5.8.0-59-generic

printf("print m_pi  %.45f\n",M_PI);
printf("print m_pil %.45LF\n",M_PIl);
printf("maple Pi    3.141592653589793238462643383279502884197\n");
printf("m_pil def   3.141592653589793238462643383279502884L\n");

输出：

print m_pi  3.141592653589793115997963468544185161590576172
print m_pil 3.141592653589793238512808959406186204432742670
maple Pi    3.141592653589793238462643383279502884197
m_pil def   3.141592653589793238462643383279502884L

似乎 gcc printf 将 long double 截断为 13 位 +-。

解决方法

printf("%Lf",long double) 将输出截断为两倍

它显然不会截断任何内容。很容易看出 double 和 long double 的结果完全不同，long double 比 double

更精确

所以它没有任何问题。在 x86 上，long double 通常是 80-bit extended precision 类型，其精度为 around 18 digits，3.141592653589793238 正确到 19 位有效数字

如果您需要更高的精度，请通过设置 quadruple precision 选项使用 -mlong-double-128 或直接使用 __float128。当然这是由软件模拟的，所以它会比原生 x87 80 位格式慢得多

Demo on Godbolt

要获得更高的精度，您必须使用第 3^rd 方任意精度浮点库

为什么 size(long double) 是 16 个字节？

尺寸与精度无关。就像 C++ 中允许陷阱表示和填充位一样，类型的大小可以比实际精度更宽

在 80 位扩展格式中，内部表示是 10 个字节，但添加了填充字节以将类型对齐到 4 个字节 (x86) 或 8 个字节 (x86-64)，从而在 64-位模式。可以通过 gcc

中的 -m96/128bit-long-double 选项更改填充

此处重要的是 LDBL_DIG/LDBL_MANT_DIG/LDBL_MAX_EXP/LDBL_MAX_10_EXP 或 std::numeric_limits<long double>::digits/digits10/max_exponent/max_exponent10，它们是类型的真正精度。事实上，通过更改上述 -m-long-double 选项的组合，您会得到许多不同的结果：

-mlong-double-128：大小 = 16，digits10 = 33，digits2 = 113
-m96bit-long-double：大小 = 12，digits10 = 18，digits2 = 64
-mlong-double-64：大小 = 8，数字 10 = 15，数字 2 = 53

默认结果是 size = 16、digits10 = 18、digits2 = 64。如果禁用填充，您将获得 size = 10，但由于未对齐，这会导致性能损失。在 Godbolt

上查看更多演示

见

在 PowerPC 中，您还可以看到 the same phenomena when changing the floating-point format。虽然大小仍然是 16 字节，但精度可能会有所不同。使用 -mabi=ibmlongdouble（double-double arithmetic，这是默认值）你会得到 (size,digits10,digits2) = (16,31,106) 但是使用 -mabi=ieeelongdouble 元组将变成 (16,33,113)

floating-point gcc long-double precision printf

gcc 9.3.0 printf %Lf 输出不正确

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