Gleitkommazahlen in

Über Gleitkommazahlen

Gleitkommazahlen sind reelle Zahlen: Sie können einen Nachkommateil haben. Im Rechner werden sie als Muster von Binärbits dargestellt, nach der IEEE-754-Spezifikation. Gleitkommazahlen werden oft einfach Floats genannt.

Gleitkommazahlen sind immer vorzeichenbehaftet. Vorzeichenbehaftet bedeutet, dass eines der Bits der Zahl reserviert wird, um anzugeben, ob die Zahl negativ ist oder nicht.

Gleitkommazahlen haben eine Bitbreite, also einfach die Anzahl der Bits, aus denen die Zahl besteht. Das wirkt sich auf den Wertebereich und die Genauigkeit der Werte aus, die dieser Typ darstellen kann.

Rust hat 2 primitive Gleitkommatypen: f32 und f64. Die Zahl nach dem f gibt die Bitbreite an. In anderen Sprachen wird f32 manchmal als „einfache Genauigkeit“ und f64 als „doppelte Genauigkeit“ bezeichnet.

Was sollte ich verwenden?

Im Allgemeinen solltest du f64 verwenden: Es ist auf den meisten modernen Consumer-Geräten genauso schnell wie f32 und verringert deutlich, wie oft Ungenauigkeiten bei Gleitkommazahlen auftreten.

Wenn du rationale Zahlen mit unendlicher Genauigkeit brauchst, kannst du das Crate num-rational verwenden, das den Typ BigRational bereitstellt. Wenn du Dezimalzahlen mit fester Genauigkeit brauchst, kannst du das Crate rust_decimal verwenden, das den Typ Decimal bereitstellt.

Zwischen Gleitkommazahlen umwandeln

In Rust gibt es keine impliziten numerischen Umwandlungen. Wenn du zwischen Gleitkommatypen umwandeln musst, gibt es zwei grundlegende Strategien: das Schlüsselwort as und die Traits From und TryFrom.

Das Schlüsselwort as ist einfach zu verwenden: expr as Type. Allerdings gibt es eine Reihe von Fallstricken und Feinheiten, die du bei as-Casts beachten musst.

Umwandlungen über Traits sind etwas aufwendiger, aber sicherer: Konvertierungs-Traits sind nur dort implementiert, wo sie sicher sind. Zum Beispiel implementiert f32 From<u8>, From<u16>, From<i8> und From<i16>: Jeder Wert, der durch einen dieser Typen darstellbar ist, ist garantiert auch in einem f32 darstellbar. Das kannst du etwa als f32::from(expr) oder expr.into() verwenden, wobei expr einen dieser Typen ergibt.

Beim Umwandeln von Gleitkommawerten wird das as-Casting oft bevorzugt, einfach weil es verhältnismäßig wenige trait-basierte Umwandlungen gibt. Stand Oktober 2020 ist TryFrom für Gleitkommazahlen nicht implementiert. Das as-Casting von f32 nach f64 ist verlustfrei. Umgekehrt ist es verlustbehaftet, folgt aber einem definierten Umwandlungsprotokoll, das den Verlust minimieren soll.