考虑以下代码：
0.1 + 0.2 == 0.3 -> false
0.1 + 0.2 -> 0.30000000000000004
为什么会出现这些错误？
当前回答
浮点舍入错误。从每个计算机科学家应该知道的浮点运算：
将无限多的实数压缩成有限位数需要近似表示。虽然有无限多的整数，但在大多数程序中，整数计算的结果可以存储在32位中。相反，给定任何固定位数，大多数使用实数的计算将产生无法使用那么多位数精确表示的量。因此，浮点计算的结果必须经常舍入，以适应其有限表示。这种舍入误差是浮点计算的特征。
其他回答
这些奇怪的数字之所以出现，是因为计算机使用二进制（以2为基数）数字系统进行计算，而我们使用十进制（以10为基数）。
大多数分数不能用二进制或十进制或两者精确表示。结果-四舍五入（但精确）的数字结果。
另一种方法是：使用64位来表示数字。因此，无法精确表示超过2**64=18446744073709551616个不同的数字。
然而，Math表示，在0和1之间已经有无限多的小数。IEE 754定义了一种编码，以有效地将这64位用于更大的数字空间加上NaN和+/-无穷大，因此在精确表示的数字之间存在间隙，只填充近似的数字。
不幸的是，0.3存在差距。
这个问题的许多重复问题都是关于浮点舍入对特定数字的影响。在实践中，通过查看感兴趣的计算的确切结果而不是仅仅阅读它，更容易了解它的工作原理。一些语言提供了实现这一点的方法，例如在Java中将浮点或双精度转换为BigDecimal。
由于这是一个语言不可知的问题，因此需要语言不可知工具，例如十进制到浮点转换器。
将其应用于问题中的数字，视为双精度：
0.1转换为0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625，
0.2转换为0.200000000000000011102230246251565404236316680908203125，
0.3转换为0.299999999999999988897769753748434595763683319091796875，以及
0.300000000000000004转换为0.30000000000000000444089209850062616169452667236328125。
手动或在十进制计算器（如Full Precision calculator）中添加前两个数字，显示实际输入的精确和为0.30000000000000000166533453693773481063544750213623046875。
如果四舍五入到等于0.3，则舍入误差将为0.000000000000000027755575615628913510591702705078125。四舍五入等于0.300000000000000004也会产生舍入误差0.000000000000000027755575615628913510591702705078125。打成平手的规则适用。
返回浮点转换器，0.300000000000000004的原始十六进制是3fd333333333334，以偶数结尾，因此是正确的结果。
我的答案很长，所以我把它分成了三部分。因为这个问题是关于浮点数学的，所以我把重点放在了机器的实际功能上。我还将其指定为双精度（64位），但该参数同样适用于任何浮点运算。
序言
IEEE 754双精度二进制浮点格式（binary64）数字表示以下形式的数字
值=（-1）^s*（1.m51m50…m2m1m0）2*2e-1023
64位：
第一位是符号位：如果数字为负，则为1，否则为0。接下来的11位是指数，偏移1023。换句话说，在从双精度数字中读取指数位之后，必须减去1023以获得2的幂。剩下的52位是有效位（或尾数）。在尾数中，“隐含”1。由于任何二进制值的最高有效位为1，因此总是省略2。
1-IEEE 754允许有符号零的概念-+0和-0被不同地对待：1/（+0）是正无穷大；1/（-0）是负无穷大。对于零值，尾数和指数位均为零。注意：零值（+0和-0）未明确归为非标准2。
2-非正规数的情况并非如此，其偏移指数为零（以及隐含的0）。非正规双精度数的范围为dmin≤|x|≤dmax，其中dmin（最小的可表示非零数）为2-1023-51（≈4.94*10-324），dmax（最大的非正规数，其尾数完全由1组成）为2-1023+1-21-23-51（≈2.225*10-308）。
将双精度数字转换为二进制
存在许多在线转换器来将双精度浮点数转换为二进制（例如，在binaryconvert.com），但这里有一些示例C#代码来获得双精度数字的IEEE 754表示（我用冒号（：）分隔这三个部分：
public static string BinaryRepresentation(double value)
{
long valueInLongType = BitConverter.DoubleToInt64Bits(value);
string bits = Convert.ToString(valueInLongType, 2);
string leadingZeros = new string('0', 64 - bits.Length);
string binaryRepresentation = leadingZeros + bits;
string sign = binaryRepresentation[0].ToString();
string exponent = binaryRepresentation.Substring(1, 11);
string mantissa = binaryRepresentation.Substring(12);
return string.Format("{0}:{1}:{2}", sign, exponent, mantissa);
}
开门见山：最初的问题
（对于TL；DR版本，跳到底部）
卡托·约翰斯顿（提问者）问为什么0.1+0.2！=0.3.
以二进制（用冒号分隔三个部分）编写，IEEE 754值表示为：
0.1 => 0:01111111011:1001100110011001100110011001100110011001100110011010
0.2 => 0:01111111100:1001100110011001100110011001100110011001100110011010
请注意，尾数由0011的重复数字组成。这是为什么计算有任何错误的关键-0.1、0.2和0.3不能用二进制精确地表示在有限数量的二进制位中，任何超过1/9、1/3或1/7的二进制位都可以用十进制数字精确地表示。
还要注意，我们可以将指数的幂减小52，并将二进制表示中的点向右移动52位（非常类似10-3*1.23==10-5*123）。这使我们能够将二进制表示表示为它以a*2p形式表示的精确值。其中“a”是整数。
将指数转换为十进制、删除偏移量并重新添加隐含的1（在方括号中）、0.1和0.2为：
0.1 => 2^-4 * [1].1001100110011001100110011001100110011001100110011010
0.2 => 2^-3 * [1].1001100110011001100110011001100110011001100110011010
or
0.1 => 2^-56 * 7205759403792794 = 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
0.2 => 2^-55 * 7205759403792794 = 0.200000000000000011102230246251565404236316680908203125
要添加两个数字，指数必须相同，即：
0.1 => 2^-3 * 0.1100110011001100110011001100110011001100110011001101(0)
0.2 => 2^-3 * 1.1001100110011001100110011001100110011001100110011010
sum = 2^-3 * 10.0110011001100110011001100110011001100110011001100111
or
0.1 => 2^-55 * 3602879701896397 = 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
0.2 => 2^-55 * 7205759403792794 = 0.200000000000000011102230246251565404236316680908203125
sum = 2^-55 * 10808639105689191 = 0.3000000000000000166533453693773481063544750213623046875
由于和的形式不是2n*1.｛bbb｝，我们将指数增加1，并移动小数（二进制）点以获得：
sum = 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110011(1)
= 2^-54 * 5404319552844595.5 = 0.3000000000000000166533453693773481063544750213623046875
现在尾数中有53位（第53位在上一行的方括号中）。IEEE 754的默认舍入模式是“舍入到最近”，即如果数字x介于两个值a和b之间，则选择最低有效位为零的值。
a = 2^-54 * 5404319552844595 = 0.299999999999999988897769753748434595763683319091796875
= 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110011
x = 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110011(1)
b = 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110100
= 2^-54 * 5404319552844596 = 0.3000000000000000444089209850062616169452667236328125
注意，a和b仅在最后一位不同。。。0011 + 1 = ...0100。在这种情况下，最低有效位为零的值为b，因此总和为：
sum = 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110100
= 2^-54 * 5404319552844596 = 0.3000000000000000444089209850062616169452667236328125
而0.3的二进制表示是：
0.3 => 2^-2 * 1.0011001100110011001100110011001100110011001100110011
= 2^-54 * 5404319552844595 = 0.299999999999999988897769753748434595763683319091796875
其仅与0.1和0.2之和的二进制表示相差2-54。
0.1和0.2的二进制表示是IEEE 754允许的数字的最精确表示。由于默认舍入模式，添加这些表示会导致一个仅在最低有效位不同的值。
TL；博士
将0.1+0.2写入IEEE 754二进制表示（用冒号分隔三个部分），并将其与0.3进行比较，这是（我将不同的位放在方括号中）：
0.1 + 0.2 => 0:01111111101:0011001100110011001100110011001100110011001100110[100]
0.3 => 0:01111111101:0011001100110011001100110011001100110011001100110[011]
转换回十进制，这些值为：
0.1 + 0.2 => 0.300000000000000044408920985006...
0.3 => 0.299999999999999988897769753748...
与原始值相比，差异正好为2-54，约为5.5511151231258×10-17（对于许多应用）。
比较浮点数的最后几位本来就很危险，任何读过著名的《每一位计算机科学家都应该知道的关于浮点运算》（该书涵盖了这个答案的所有主要部分）的人都会知道。
大多数计算器使用额外的保护数字来解决这个问题，这就是0.1+0.2如何给出0.3：最后几位是四舍五入的。
为了好玩，我按照标准C99的定义玩了浮点数的表示，并编写了下面的代码。
代码以3个独立的组打印浮点的二进制表示
SIGN EXPONENT FRACTION
然后，它打印一个和，当以足够的精度求和时，它将显示硬件中真正存在的值。
因此，当你写float x=999…时，编译器会将该数字转换为函数xx打印的位表示，这样函数yy打印的和就等于给定的数字。
事实上，这个总数只是一个近似值。对于数字999999999，编译器将在浮点的位表示中插入数字1000000000
代码之后，我附加了一个控制台会话，在该会话中，我计算硬件中真正存在的两个常量（减去PI和999999999）的项和，并由编译器插入其中。
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
void
xx(float *x)
{
unsigned char i = sizeof(*x)*CHAR_BIT-1;
do {
switch (i) {
case 31:
printf("sign:");
break;
case 30:
printf("exponent:");
break;
case 23:
printf("fraction:");
break;
}
char b=(*(unsigned long long*)x&((unsigned long long)1<<i))!=0;
printf("%d ", b);
} while (i--);
printf("\n");
}
void
yy(float a)
{
int sign=!(*(unsigned long long*)&a&((unsigned long long)1<<31));
int fraction = ((1<<23)-1)&(*(int*)&a);
int exponent = (255&((*(int*)&a)>>23))-127;
printf(sign?"positive" " ( 1+":"negative" " ( 1+");
unsigned int i = 1<<22;
unsigned int j = 1;
do {
char b=(fraction&i)!=0;
b&&(printf("1/(%d) %c", 1<<j, (fraction&(i-1))?'+':')' ), 0);
} while (j++, i>>=1);
printf("*2^%d", exponent);
printf("\n");
}
void
main()
{
float x=-3.14;
float y=999999999;
printf("%lu\n", sizeof(x));
xx(&x);
xx(&y);
yy(x);
yy(y);
}
这里是一个控制台会话，我在其中计算硬件中存在的浮点值的实际值。我使用bc打印主程序输出的项的总和。可以将该和插入python-repl或类似的内容中。
-- .../terra1/stub
@ qemacs f.c
-- .../terra1/stub
@ gcc f.c
-- .../terra1/stub
@ ./a.out
sign:1 exponent:1 0 0 0 0 0 0 fraction:0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1
sign:0 exponent:1 0 0 1 1 1 0 fraction:0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0
negative ( 1+1/(2) +1/(16) +1/(256) +1/(512) +1/(1024) +1/(2048) +1/(8192) +1/(32768) +1/(65536) +1/(131072) +1/(4194304) +1/(8388608) )*2^1
positive ( 1+1/(2) +1/(4) +1/(16) +1/(32) +1/(64) +1/(512) +1/(1024) +1/(4096) +1/(16384) +1/(32768) +1/(262144) +1/(1048576) )*2^29
-- .../terra1/stub
@ bc
scale=15
( 1+1/(2) +1/(4) +1/(16) +1/(32) +1/(64) +1/(512) +1/(1024) +1/(4096) +1/(16384) +1/(32768) +1/(262144) +1/(1048576) )*2^29
999999999.999999446351872
就是这样。999999999的值实际上是
999999999.999999446351872
您也可以通过bc检查-3.14也受到干扰。不要忘记在bc中设置比例因子。
显示的金额是硬件内部的金额。通过计算它获得的值取决于设置的比例。我确实将比例因子设置为15。数学上，以无限的精度，它似乎是1000000000。
