不能直接用 == 比较浮点数,因二进制无法精确表示多数十进制小数且存在舍入误差;应采用相对误差+绝对误差组合的 epsilon 安全比较,并预处理 NaN 和无穷大。

为什么不能直接用 == 比较两个 float 或 double
因为浮点数在二进制中无法精确表示大部分十进制小数(比如 0.1),计算过程还会引入舍入误差。哪怕逻辑上“应该相等”的两个值,内存中的比特位很可能不同。直接用 == 判断,大概率返回 false,即使它们在业务意义上是相等的。
如何用 epsilon 实现安全比较
核心思路是:不检查“完全相等”,而是检查“差值是否足够小”。这个“足够小”的阈值就是 epsilon。但要注意:epsilon 不是固定常量,它必须和待比较数值的量级匹配。
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std::numeric_limits是 1.0 附近的最小可分辨差值(约::epsilon() 2.22e-16),**不能直接用于任意大小的数** - 对大数(如
1e10)用1e-16当 epsilon,相当于要求误差小于1e-6,太松;对小数(如1e-20)则太严,永远不满足 - 更稳妥的做法是使用相对误差 + 绝对误差组合判断
bool approx_equal(double a, double b, double abs_eps = 1e-9, double rel_eps = 1e-6) {
double diff = std::abs(a - b);
if (diff <= abs_eps) return true;
double scale = std::max(std::abs(a), std::abs(b));
return diff <= scale * rel_eps;
}什么时候该用 std::abs(a - b) 简单写法
仅当你能确定 a 和 b 的值始终落在一个已知、有限且接近 0 的范围内(比如归一化后的坐标、插值系数、概率值 [0,1] 区间)。此时统一用 1e-9 或 1e-12 是可行的。
- 例如:判断向量是否为单位向量 —— 先算
len_sq = x*x + y*y + z*z,再用std::abs(len_sq - 1.0) - 错误用法:拿
std::numeric_limits去比较::epsilon() 1000000.0和它的近似值,会失效 - 注意:
epsilon必须是正数,且类型与比较值一致(float就用1e-5f,别混用double字面量)
还有哪些容易被忽略的边界情况
NaN 和无穷大会让所有比较失效。标准库的 == 对 NaN 返回 false,而 std::abs(NaN) 仍是 NaN,导致 approx_equal 行为未定义。生产代码里得先处理这些特殊情况。
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- 调用前加检查:
if (std::isnan(a) || std::isnan(b) || std::isinf(a) || std::isinf(b)) return false; - 如果业务允许 NaN 相等(比如表示缺失值),需单独约定逻辑
- 涉及除法或开方的中间结果,可能因溢出产生
inf,进而污染后续比较
真正麻烦的不是写一个 approx_equal 函数,而是每次调用时想清楚:当前变量的典型量级是多少?误差来源主要是截断还是累积?要不要容错 NaN?这些决定了 epsilon 怎么选、要不要加 guard。










