C语言中的浮点数减法结果为零

Question

C语言中的浮点数减法结果为零

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我有一份用C语言编写的代码，旨在为16位微控制器使用。该代码主要进行了大量的浮点数运算。

这些算术运算在结果为正数时工作正常，但在减法中，如果期望的结果是负数，则会得到零。

result = 0.005 - 0.001;      Is correctly computed as 0.004
result = 0.001 - 0.005;      Is always zero.

为什么浮点数会发生这种行为？

- user170006

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也许你有一个“无符号浮点数”。 :) - Greg Hewgill

5个回答

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微控制器是否具有浮点数硬件？可能没有；微控制器通常不具备此功能。因此，这可能是浮点运算软件实现中的错误或限制。查找文档，如果有源代码，请阅读源代码。

- unwind

不，这个微控制器没有浮点硬件。但是它有浮点库。从之前的一些项目来看，.lib 没有错误。 - user170006

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你是否尝试将0.001-0.005的结果打印成5个字符的字段？如果是，结果将显示为四舍五入为0.0。

- Stephen C

谢谢Stephen，但我将结果乘以1000以将其视为整数。 - user170006

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您能提供更多上下文吗？在这个例子中，评估可能是由编译器完成的，因为两个常量在编译时已知。'result'的类型是什么？（即IEEE-754 half、single还是double？）您如何评估这个问题？使用调试器、if语句还是printf？我之所以问这个问题，是因为可能会有一个误导。例如，如果您使用printf格式不正确，您可能只看不到减号。当您查看二进制表示（即通过printf("%lx", result)（如果它是32位））并检查符号位时，请注意。

- Adriaan

Adriaan，"result"的数据类型是浮点型，即32位表示（单精度）。我使用CAN作为系统接口，因此将结果乘以1000以通过CAN发送。如果它是一个负数，比如-0.003，那么我期望在CAN消息中看到FF FD。我没有调试器。 - user170006

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这不是固有的C语言问题，所以问题存在于您没有提到的以下几点：

控制器（显然是ST10）
编译器（Cosmic软件？如果是，则是否符合标准）
浮点库（来自编译器？）
程序（最短的完整程序，可以演示它将是很好的。）

可能是你没有展示从浮点数转换为整数的类型转换吗？

- user159335

似乎不是因为代码相同，当结果为正数时它可以工作。由于知识产权问题，我无法与您分享程序。对此我感到抱歉。 - user170006

你肯定可以做一个缩短版本的。不过我觉得代码的其他部分更可能是问题所在。毕竟，你对“结果”中的内容的了解只是推断出来的。 - user159335

int x = (int)(w * 1000); 的结果为零。尝试使用 1000.0，它会进行隐式转换，将 1000 视为 const int。 - user159335

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可以查看英文原文，
原文链接

- paxdiablo · Accepted Answer

有趣。这很可能是浮点软件的错误。嵌入式系统通常将浮点作为选项包含在内，以便使代码大小保持不变。但我不确定这里的问题是什么，因为您的第一个语句可以工作。请问以下代码会发生什么情况：

result = 0.005 - 0.001;
result = -result;

result = 0.002 - 0.001;
result = 0.002 - 0.002;
result = 0.002 - 0.003;

result = 0.001 - 0.002;
result = 0.001 - 0.003;
result = 0.001 - 0.004;

这里的想法是收集有用的信息，以确定可能导致问题的原因，这在取证中很常见。这些计算的结果可能有助于确定实际问题。

根据您在评论中的结果：

result = 0.005 - 0.001;  // 0.004
result = -result;        // 0.000
result = 0.002 - 0.001;  // 0.001
result = 0.002 - 0.002;  // 0.000
result = 0.002 - 0.003;  // 0.000
result = 0.001 - 0.002;  // 0.000
result = 0.001 - 0.003;  // 0.000
result = 0.001 - 0.004;  // 0.000

看起来你的浮点库存在严重缺陷。还有两个问题：

你是如何打印结果的（请展示实际代码）？
你使用的是哪种微控制器和开发环境？

可能是你打印的方式有问题，或者是你的环境限制了一些东西。

Ajit，我想你真的需要给我们一些代码来帮助你解决问题。不一定是你真正的代码（我们理解你对发布真正代码的担忧），只要有一些能够演示问题的代码就可以了。

根据你的一些评论，比如：

Adriaan，"result" 的数据类型是 float，即 32 位表示（单精度）。我使用 CAN 作为系统接口，因此我将结果乘以 1000 并通过 CAN 总线发送。如果它是一个负数，比如 -0.003，那么我期望在 CAN 消息中得到 FF FD。我没有调试器。

我不确定我完全理解了，但我会尽力而为。

你有一个32位浮点数，例如-0.003，将其乘以1000并将其放入整数中（0xFFFD是-3的16位二进制补码表示）。因此，当您运行以下代码时会发生什么：

int main(void) {
    float w = -0.003;
    int x = (int)(w * 1000);
    int y = -3;
    int z = -32768;
    // Show us you code here for printing x, y and z.
    return 0;
}

我想让你测试一个整数的原因是它可能与浮点数完全无关。浮点值可能是完全正确的，但你打印它的方式存在问题（CAN方法）。

如果“CAN”是某种串行接口，则可能存在发送字节的限制。我可以想象一种情况，高字节用作数据包标记，因此FF实际上可能会提前结束消息。这就是为什么我还要让你测试-32768（0x8000）的原因。

很难相信STMicroelectronics会生产出如此愚蠢的运行时系统，无法处理负浮点数。对我来说，更有可能的是信息在其他地方被损坏了（例如，“打印”过程，无论那是什么）。