C语言中double与float打印值相同？π值输出精度为何未达预期？

问题1：为何C语言中double与float内存大小不同，但打印值却相同？ #

问题2：使用π计算时，M_PI仅能打印7位小数，自定义MY_PI后仍存在相同问题——double类型本应支持15-17位十进制精度，却只输出6位小数？ #

用户代码：

#define MY_PI 3.1415926535897932384626433832795028841971
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
    printf("%f\n%lf\n%20lf\n",M_PI,M_PI,M_PI);
    printf("%d\n%d\n",sizeof(float),sizeof(double));
    printf("%f\n%lf\n%20lf\n",MY_PI,MY_PI,MY_PI);
    return 0;
}

运行结果：

3.141593
3.141593
            3.141593
4
8
3.141593
3.141593
            3.141593

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.080 s
Press any key to continue.

问题解答 #

1. double与float内存不同但打印值相同的原因

• float是32位单精度浮点数，有效精度约6-7位十进制数字；double是64位双精度浮点数，有效精度约15-17位。两者存储容量和精度上限有差异，但默认打印格式掩盖了这种差异。
• 你使用的%f/%lf格式符，默认只输出6位小数。π的前6位小数（3.141593）在float的精度覆盖范围内，所以float和double类型的π用默认格式打印时，结果看起来一致。
• 若要看到差异，只需指定更多小数位打印：

  float pi_f = M_PI;
  double pi_d = M_PI;
  printf("%.10f\n", pi_f); // 输出3.1415927410
  printf("%.10lf\n", pi_d); // 输出3.1415926536
  

  此时就能明显看到两者的精度区别。

2. double类型π只输出6位小数的原因

• 这是printf的默认规则：%f/%lf格式符默认仅保留6位小数，和double本身的精度无关。double的15-17位精度是指它能存储的有效数字上限，不是默认打印的小数位数。
• 要输出更多小数位，需手动指定精度，比如用%.15lf输出15位小数，%.17lf输出接近double最大精度的数值：

  printf("%.17lf\n", M_PI);
  printf("%.17lf\n", MY_PI);
  

  运行后会输出：

  3.14159265358979312
  3.14159265358979312
  

• 另外，你定义的MY_PI字面量会被C语言默认当作double类型处理，它的精度最终受限于double的存储能力——无法完全存储你写的所有小数位，double最多只能精确表示约17位有效数字。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者EMS