Основы программирования на C++, PASCAL

3.12. Особенности целочисленной и вещественной арифметики

Числовые расчеты могут производиться на множестве целых чисел или на множестве вещественных чисел. С математической точки зрения целые числа являются подмножеством множества вещественных чисел. Поэтому, казалось бы, можно было бы и не разделять числа на целые и вещественные и иметь дело только с вещественным числовым типом данных.

Однако целочисленная арифметика на ЭВМ имеет три очень существенных преимущества по сравнению с вещественной арифметикой:

• целые числа всегда представимы своими точными значениями;

• операции целочисленной арифметики дают точные результаты;

• операции целочисленной арифметики выполняются быстрее, чем операции вещественной («плавающей») арифметики.

Недостатком целого типа данных является сравнительно узкий диапазон допустимых значений (для типа Integer — от -32768 до 32767). При исполнении программы автоматически не контролируется выход значения целой величины за эти границы. В этом случае получается ошибочный результат. Если такая опасность существует, то программист должен сам предусматривать в своей программе предупреждение целочисленного переполнения. Чаще всего целый тип используется для представления счетчиков, номеров, индексов и других целочисленных величин.

Вам уже известно, что целый тип данных является порядковым. Вспомним, что это значит:

• величины этого типа принимают конечное множество значений, которые могут быть пронумерованы;

• на множестве значений данного типа работают понятия: «предыдущий элемент», «последующий элемент».

Почему же вещественный тип данных не является упорядоченным? Вещественные числа в памяти ЭВМ представляются в формате с плавающей точкой, т.е. в виде совокупности пары чисел — целого порядка и нормализованной мантиссы. Поскольку размер ячейки памяти ограничен, в большинстве случаев мантисса оказывается «обрезанной», иными словами, приближенной. Точное представление в памяти имеет лишь дискретное конечное множество вещественных значений. Поэтому множество вещественных чисел в машинном представлении (рис. 26) есть дискретное, конечное множество, хотя оно и является отражением континуума действительных чисел.

На рисунке изображена положительная часть действительной числовой оси, на которой штрихами отмечены значения, точно представимые в вещественном типе данных. Эта картина симметрично отражается на отрицательную полуось.