浮点到双精度转换 - 单元测试中的最佳断言？

Question

鉴于陈述

float f = 7.1f;
double d = f;

我们可以在单元测试中断言什么关于 d？

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例如这不起作用：

Console.WriteLine(d == 7.1d); // false
Console.WriteLine(d < 7.1d + float.Epsilon); // true by luck
Console.WriteLine(d > 7.1d - float.Epsilon); // false (less luck)

到目前为止我发现的最好的方法是将值转换回来：

float f2 = (float)d;
Console.WriteLine(f2 == f); // true

这和粗鲁的说法是一样的

Console.WriteLine(d == 7.1f); // 7.1f implicitly converted to double as above

这个问题不是关于一般的双精度和浮点精度，而是关于单元测试如何最好地描述 d 范围的实用问题。在我的例子中，d 是由轻量级代码生成生成的代码中发生的转换的结果。在测试这个代码生成时，我必须对这个函数的结果做出断言，这最终归结为上面的简单问题。

Answer 1

您的“最佳方式”是断言您生成的代码返回的内容在float 的误差范围内7.1。这可能是您想要检查的内容，在这种情况下，请继续。

另一方面，您可能想要断言您生成的代码具体地返回将7.1f 转换为double 的结果，在这种情况下您可以这样做：

Console.WriteLine(d == (double)f);

这更严格 - 您的测试断言 d 在一个小范围内，而上述测试断言 d 是一个特定值。

这真的取决于您将使用d 做什么。如果不是精确值会出错，请测试精确值，但如果可以在值的float 内，请检查float。

Answer 2

比较两个浮点值ibm sugests 以测试abs(a/b - 1) < epsilon

一个 msnd 指出，Epsilon 属性反映了实例值为零时在数值运算或比较中有意义的最小正值。

所以实际上你应该检查

Math.Abs(d/(double)f) - 1) < float.Epsilon)

Answer 3

(float) d == f.

另一个答案建议d == (double) f，但这是一个无用的测试，因为(double) f 执行与d = f 隐式执行的相同转换。所以这个断言唯一可以测试的是实现的某些方面是否被破坏（例如，编译器不正确地实现了其中一个转换并且以不同于另一个的方式），一些外部机制改变了d或f在赋值和断言之间，或者源代码被破坏，使得d 既不是double 也不是float，也不是任何可以准确保存f 值的类型，或者没有执行赋值d = f。

一般来说，我们期望没有浮点错误，因为在浮点的每个正常实现中，从较窄的精度转换为相同基数的较宽精度没有错误，因为较宽的精度可以表示每个值更窄的精度可以。在不常见的情况下，较宽的浮点格式可能具有较小的指数范围。只有在这种情况下，或者在错误定义的浮点格式中，转换为更广泛的格式才会导致值发生变化。在这些情况下，执行相同的转换不会检测到更改。

相反，我们从较宽的格式转换回较窄的格式。如果d 与f 不同，则此转换有可能检测到错误。例如，假设 f 包含 0x1p-1000，但由于某种原因，它无法以 d 的格式表示，因此它被舍入为零。然后(float) d == f 计算为(float) 0 == 0x1p-1000，然后是0 == 0x1p-1000，然后是false。此外，此测试可能会检测到与其他建议相同的错误：实现损坏、d 或 f 的更改、d 的错误类型以及 d = f 的缺失分配。

除此之外，您会尝试通过此处的断言检测哪些错误？