作者：解学武

小数分为整数部分和小数部分，它们由点号.分隔，例如 0.0、75.0、4.023、0.27、-937.198 -0.27 等都是合法的小数，这是最常见的小数形式，我们将它称为十进制形式。

此外，小数也可以采用指数形式，例如 7.25×10²、0.0368×10⁵、100.22×10^-2、-27.36×10^-3 等。任何小数都可以用指数形式来表示。

C语言同时支持以上两种形式的小数。但是在书写时，C语言中的指数形式和数学中的指数形式有所差异。

C语言中小数的指数形式为：

aEn 或 aen

a 为尾数部分，是一个十进制数；n 为指数部分，是一个十进制整数；E或e是固定的字符，用于分割尾数部分和指数部分。整个表达式等价于 a×10ⁿ。

指数形式的小数举例：

• 2.1E5 = 2.1×10⁵，其中 2.1 是尾数，5 是指数。
• 3.7E-2 = 3.7×10^-2，其中 3.7 是尾数，-2 是指数。
• 0.5E7 = 0.5×10⁷，其中 0.5 是尾数，7 是指数。

C语言中常用的小数有 3 种类型，分别是 float、double 和 long double；float 称为单精度浮点型，double 称为双精度浮点型，long double 称为长双精度浮点型。

float 和 double 类型的长度是固定的，float 始终占用 4 个字节，double 始终占用 8 个字节。C语言只规定了 long double 的长度至少和 double 相同，实际测试的结果是，该类型在 Windows 环境中占用 8 个字节，在 64 位 Linux 环境中占用 16 个字节。

小数的输出

小数也可以使用 printf 函数输出，包括十进制形式和指数形式，它们对应的格式控制符分别是：

• %f 以十进制形式输出 float 类型；
• %lf 以十进制形式输出 double 类型；
• %Lf 以十进制形式输出 long double 类型；
• %e 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 e 小写；
• %E 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 E 大写；
• %le 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 e 小写；
• %lE 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 E 大写。
• %Le 以指数形式输出 long double 类型，输出结果中的 e 小写；
• %LE 以指数形式输出 long double 类型，输出结果中的 E 大写。

下面的代码演示了小数的表示以及输出：

#include <stdio.h>
int main()
{
    float a = 128.101;
    double b = 0.302;
    long double c = 123;

    float d = 112.64E3;
    double e = 0.7623e-2;
    long double f = 1.23002398;
    printf("a=%f \nb=%f \nc=%Lf \nd=%E \ne=%lf \nf=%Lf\n", a, b, c, d, e, f);

    return 0;
}

运行结果：

a=128.100998
b=0.302000
c=123.000000
d=1.126400E+05
e=0.007623
f=1.230024

对代码的说明：
1) %f、%lf 和 %Lf 默认保留六位小数，不足六位以 0 补齐，超过六位按四舍五入截断。

2) 将整数赋值给 float 变量时会变成小数。

3) 以指数形式输出小数时，输出结果为科学计数法；也就是说，尾数部分的取值为：0 ≤ 尾数 < 10。

4) a 的输出结果让人费解，才三位小数，为什么不能精确输出，而是输出一个近似值呢？这和小数在内存中的存储形式有关，很多简单的小数压根不能精确存储，所以也就不能精确输出，我们将在下节《小数在内存中是如何存储的，揭秘诺贝尔奖级别的设计（长篇神文）》中详细讲解。

另外，小数还有一种更加智能的输出方式，就是使用%g。%g会对比小数的十进制形式和指数形式，以最短的方式来输出小数，让输出结果更加简练。所谓最短，就是输出结果占用最少的字符。

%g使用示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    float a = 0.00001;
    float b = 30000000;
    float c = 12.84;
    float d = 1.229338455;
    printf("a=%g \nb=%g \nc=%g \nd=%g\n", a, b, c, d);
   
    return 0;
}

运行结果：

a=1e-05
b=3e+07
c=12.84
d=1.22934

对各个小数的分析：

• a 的十进制形式是 0.00001，占用七个字符的位置，a 的指数形式是 1e-05，占用五个字符的位置，指数形式较短，所以以指数的形式输出。
• b 的十进制形式是 30000000，占用八个字符的位置，b 的指数形式是 3e+07，占用五个字符的位置，指数形式较短，所以以指数的形式输出。
• c 的十进制形式是 12.84，占用五个字符的位置，c 的指数形式是 1.284e+01，占用九个字符的位置，十进制形式较短，所以以十进制的形式输出。
• d 的十进制形式是 1.22934，占用七个字符的位置，d 的指数形式是 1.22934e+00，占用十一个字符的位置，十进制形式较短，所以以十进制的形式输出。

读者需要注意的两点是：

• %g 默认最多保留六位有效数字，包括整数部分和小数部分；%f 和 %e 默认保留六位小数，只包括小数部分。
• %g 不会在最后强加 0 来凑够有效数字的位数，而 %f 和 %e 会在最后强加 0 来凑够小数部分的位数。

总之，%g 要以最短的方式来输出小数，并且小数部分表现很自然，不会强加零，比 %f 和 %e 更有弹性，这在大部分情况下是符合用户习惯的。

除了 %g，还有 %lg、%Lg、%G、%lG、%LG：

• %g、%lg 和 %Lg 分别用来输出 float、double 和 long double 类型，并且当以指数形式输出时，e小写。
• %G、%lG 和 %LG 分别用来输出 float、double 和 long double 类型，只是当以指数形式输出时，E大写。

小数和整数相互赋值

在 C语言中，整数和小数之间可以相互赋值：

• 将一个整数赋值给小数类型，在小数点后面加 0 就可以，加几个都无所谓。
• 将一个小数赋值给整数类型，就得把小数部分丢掉，只能取整数部分，这会改变数字本来的值。注意是直接丢掉小数部分，而不是按照四舍五入取近似值。

请看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main(){
    float f = 251;
    int w = 19.427;
    int x = 92.78;
    int y = 0.52;
    int z = -87.27;
   
    printf("f = %f, w = %d, x = %d, y = %d, z = %d\n", f, w, x, y, z);

    return 0;
}

运行结果：

f = 251.000000, w = 19, x = 92, y = 0, z = -87

由于将小数赋值给整数类型时会“失真”，所以编译器一般会给出警告，让大家引起注意。

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