为什么在Java中的浮点数比较中要使用Float.floatToIntBits()？

Question

在JBox2d中，存在以下用于Vec2.equals()的代码：

@Override
public boolean equals(Object obj) { //automatically generated by Eclipse
    if (this == obj)
        return true;
    if (obj == null)
        return false;
    if (getClass() != obj.getClass())
        return false;
    Vec2 other = (Vec2) obj;
    if (Float.floatToIntBits(x) != Float.floatToIntBits(other.x))
        return false;
    if (Float.floatToIntBits(y) != Float.floatToIntBits(other.y))
        return false;
    return true;
}

我想知道这里的float<->int位转换函数有什么用途。这是否提供了一种解决Java中float比较不准确问题的方法（如果可能的话）？还是完全不同的东西？我想知道它是否是epsilon方法的替代方案：

if (Math.abs(floatVal1 - floatVal2) < epsilon)

顺便提一下，为了完整性和趣味性，这里是Vec2.hashCode()的实现：

@Override
public int hashCode() { //automatically generated by Eclipse
    final int prime = 31;
    int result = 1;
    result = prime * result + Float.floatToIntBits(x);
    result = prime * result + Float.floatToIntBits(y);
    return result;
}

顺便提一下，我完全能理解为什么在hashCode()中使用转换函数——哈希ID必须是整数。

- Engineer

Answer 1

解释可以在Joshua Bloch的《Effective Java》中找到：由于存在-0.0、NaN、正无穷和负无穷，所以float和Float需要特殊处理。这就是为什么Sun JVM的Float.equals()看起来像这样（6u21）：

public boolean equals(Object obj)
{
    return (obj instanceof Float)
           && (floatToIntBits(((Float)obj).value) == floatToIntBits(value));
}

所以说，Math.abs()与一个极小值并不是很好的替代方案。参考 Javadoc 文档：

如果 f1 和 f2 都表示 Float.NaN，那么 equals 方法返回 true，即使 Float.NaN == Float.NaN 的结果为 false。如果 f1 表示 +0.0f，而 f2 表示 -0.0f，或者反过来，则相等测试结果为 false，即使 0.0f == -0.0f 的结果为 true。

这就是为什么 Eclipse 自动生成的代码会为你处理这个问题。

- The Alchemist

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换句话说，这完全比ε方法更优？如果是这样的话，我简直不敢相信自己的运气。 - Engineer

如果您能保证不会出现任何"NaNs"或"-0.0"或无穷大，那么使用"Math.abs() < epsilon"可能会更快。也许。 - The Alchemist

我从下面的评论中看到我误解了这个程序的作用。它解决的是围绕特殊浮点值的问题；它并不处理浮点数的不准确性——正如你最初在回答中所述。因此，请忽略我的最后一个问题。 - Engineer

Math.abs() < epsilon 可能更快，但 epsilon 应该随着您的值的变化而改变。在这里查看解释：http://randomascii.wordpress.com/2012/02/25/comparing-floating-point-numbers-2012-edition/ 因此，除非您实现自己的函数来计算一个好的 epsilon，否则您可能会使用 equals()，因为它总是会给出正确的答案（根据您系统的可用精度，并且除了 -0.0f 到 0.0f 的情况）。 - dberm22

Answer 2

Double.Nan（非数字）在比较方面是一个特殊的值：

System.out.println(Float.NaN == Float.NaN);
System.out.println(Float.floatToIntBits(Float.NaN) == Float.floatToIntBits(Float.NaN));

这将打印：

false
true 

- gawi

Answer 3

我不是百分之百确定，但很可能他们试图绕过NaN！= NaN的问题。如果你的浮点数恰好是NaN，则无法与任何东西进行比较，因为结果始终为false。比较intBits将使您获得NaN == NaN。

- gpeche