C：gcc 6.3.0 中的 double 到 int 转换错误

Question

我有以下 c 程序，有时我运行它，输出会有所不同，具体取决于编译器和平台。我了解 double 到 int 的转换可能会导致问题。

代码如下：

//Compiler version gcc 6.3.0
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void){
    double d = 2;
    printf("%.20lf\n", pow(10, d));
    printf("%d\n", (int)pow(10, d));
    printf("%d\n", (int)pow(10, 2));
}

100是期望值，但语句

    printf("%d\n", (int)pow(10, d));

当我同时使用 gcc 6.3.0 和 Windows 10 x64 时，输出为 99，但在其他情况下没有。

以下是一些结果：

//gcc 6.3.0 (Sublime Text 3) in Windows 10 x64
100.00000000000000000000
99 ->this is the problem
100

//gcc 6.3.0 in Android (using Dcoder app)
100.00000000000000000000
100
100

//MSVC(VS 2017 x86) in Windows 10 x64
100.00000000000000000000
100
100

我还测试了一些在线 gcc(6.3.0) 编译器，但所有输出都是 100。

感谢您的帮助。

Answer 1

pow 的某些实现返回值不同于 pow(10, 2) 的 100。例如，可能会返回 99.9999999999999857891452847979962825775146484375。当这个double 值转换为int 时，结果是99。

这是pow 实现的质量问题。好的pow 实现在可能的精确结果时返回精确结果。

此外，我怀疑printf("%.20lf\n", pow(10, d)) 在 Windows 实现中的格式不正确——它可能在将其转换为 15 位有效十进制数字之前将其转换为 20 位数字以供输出。您可以通过打印printf("%.20g\n", pow(10, d)-100) 来测试它。这将在 double 算术中从 pow(10, d) 中减去 100。如果它显示非零输出，则您知道 pow(10, d) 不完全是 100，因此 printf("%.20lf\n", pow(10, d)) 显示不正确的结果。

请注意，pow 是一个很难实现的函数。只有有限数量的案例有准确的结果，所以大多数结果必然是不准确的。然而，即使在这些情况下，要获得一个正确舍入的结果（四舍五入到最接近的可表示值）也很困难。据我所知，没有人以这种质量实现pow。大多数pow 实现允许一些额外的错误，因此您不应该依赖pow 来正确舍入。但是，可以实现pow，以便可以得到精确结果的情况确实返回精确结果，并且一些实现实现了这一点。