.Net 避免 float 轉 double 丟失精度的辦法

第一部分：float 轉 double 丟失精度

類型	精度	位寬	C# 後綴	能夠表示的數值範圍	.Net 類名
float	7 位	32bit	F	-3.4 × 10^38 ～ +3.4 × 10^38	System.Single
double	15～16 位	64bit	D	±5.0 × 10^−324 ～ ±1.7 × 10^308	System.Double
decimal	28～29 位	128bit	M	(-7.9 x 10^28 ～ +7.9 x 10^28) / (10^0 ～ 28)	System.Decimal

3 種類型，相互間的轉換有 6 種：

轉換	C# 代碼	精度	結果
float 轉 double	(double) 10.45F	丟失	10.449999809265137D
float 轉 decimal	(decimal) 10.45F	正常	10.45M
double 轉 float	(float) 10.45D	正常	10.45F
double 轉 decimal	(decimal) 10.45D	正常	10.45M
decimal 轉 float	(float) 10.45M	正常	10.45F
decimal 轉 double	(double) 10.45M	正常	10.45D

能夠看到只有 float 轉 double 纔會產生丟失精度的問題，可是 .Net 有個很神奇的表現是，若是把從 float 轉 double 丟失精度的結果再轉回 float，精度會被補回來，甚至中間用 decimal 多轉了一次也會補回來：

C# 代碼	精度	結果
(float) 10.449999809265137D	修正	10.45F
(float) (decimal) 10.449999809265137D	修正	10.45F

因此若是在 float → double → float 或者 float → double → decimal → float 的過程當中，若是中間過程只是臨時狀態（好比存儲，傳輸）並不參與實際計算的話，那麼並不須要手動修正精度。

若是對於轉換後的精度有要求（好比顯示，計算，轉換爲更高精度），那麼能夠手動對轉換進行精度修正，解決方法有兩個：

1. 用 decimal 搭橋：

public class SingleToDoubleHelper
{
    public static double SingleToDouble(this float numberF)
        => (double)(decimal)numberF;
}

2. 轉字符串後解析：

public class SingleToDoubleHelper
{
    public static double SingleToDouble(this float numberF)
        => double.Parse(numberF.ToString());
}

 

第二部分：多位小數的浮點數互相轉換時丟失精度

第一部分測試採用的數值比較正常，可是在帶有一大串小數的浮點數互轉的時候也會丟失精度：

轉換	C# 代碼	精度	結果 / 指望結果
float 轉 double	(double) 10.4499941F	丟失	10.449994087219238D 10.4499941D
float 轉 decimal	(decimal) 10.4499941F	丟失	10.44999M 10.4499941M
double 轉 float	(float) 10.449999809265137D	修正	10.45F -
double 轉 decimal	(decimal) 10.449999809265137D	丟失	10.4499998092651M 10.449999809265137M
decimal 轉 float	(float) 10.449999809265137448940651631M	修正	10.45F -
decimal 轉 double	(double) 10.449999809265137448940651631M	丟失	10.449999809265139D -

能夠看到具備多位小數的浮點數在互轉的時候多會發生精度丟失的問題。

在 double 和 decimal 轉 float 的時候，結果都被給予了修正，至於這個修正是否是指望的結果要看具體應用場景。

而由低精度浮點數向高精度浮點數轉換的時候，指望結果應該是能夠不丟失精度的（高精度浮點數能夠準確表示低精度浮點數描述的數值），可是結果倒是發生了精度丟失。對於這種狀況若是但願轉換後保留完整精度的話，就只能採用 parse 字符串的方式來處理了，由於即便使用 decimal 搭橋也會丟失精度。

 

因而可知，用 decimal 搭橋完成 float 轉 double 的方法僅適用於小數位數很少的狀況，其中一個很常見的應用場景就是用 float 表示金額，可是由於某種需求要轉換到 double 進行計算或顯示。