Wie geht Go mit konstanter arithmetischer und willkürlicher Präzision um?

Konstantenarithmetik in Go verstehen

In der Programmiersprache Go sind Konstanten Werte, deren Werte zur Kompilierungszeit bekannt sind. Während man erwarten könnte, dass Konstanten zur Laufzeit genau gespeichert werden, geht Go mit Konstanten unter der Haube tatsächlich anders um.

Konstantenspeicherung und -genauigkeit

Untypisierte Konstanten mit beliebiger Genauigkeit werden zur Laufzeit nicht im Speicher gespeichert. Stattdessen sind sie nur während der Kompilierung vorhanden. Zur Kompilierungszeit konvertiert Go Konstanten basierend auf ihrem Typ und den zugehörigen Eigenschaften in einen Standardtyp. Beispielsweise werden Gleitkommakonstanten intern als float64-Werte dargestellt, unabhängig von ihrem großen Anfangswert.

Die Go-Spezifikation schreibt vor, dass Compiler Ganzzahlkonstanten mit einer Genauigkeit von mindestens 256 Bit und Gleitkommakonstanten mit einer Genauigkeit von mindestens 256 Bit darstellen müssen eine Mantisse von mindestens 256 Bit und ein Exponent von mindestens 32 Bit.

Arithmetik auf Konstanten

Go führt zur Kompilierungszeit arithmetische Operationen an Konstanten durch, auch für große Werte. Der Code const Huge = 1e1000; fmt.Println(Huge / 1e999); wird 10 korrekt ausgeben. Dies liegt daran, dass Go den Ausdruck Huge / 1e999 zur Kompilierzeit auswertet, die Konstanten in float64 konvertiert und die Berechnung durchführt. Das Ergebnis, 10,0, wird dann gedruckt.

Darstellung willkürlicher Präzisionskonstanten

In einigen Szenarien ist willkürliche Präzision unerlässlich. Hierfür stellt Go zusätzliche Mechanismen bereit.

• math/big-Paket: Dieses Paket ermöglicht arithmetische Operationen auf Ganzzahlen und Gleitkommazahlen beliebiger Genauigkeit.
• go/constant-Paket: Dieses Paket konzentriert sich auf die Darstellung und Bearbeitung konstanter Werte mit beliebiger Präzision, einschließlich konstanter Werte Ausdrücke.

Fazit

In Go werden Konstanten zur Laufzeit nicht mit beliebiger Genauigkeit im Speicher gespeichert. Stattdessen wird die Arithmetik von Konstanten zur Kompilierzeit unter Verwendung von Typen mit endlicher Genauigkeit durchgeführt. Für den dynamischen Umgang mit beliebigen Präzisionswerten bietet Go Bibliotheken wie math/big und go/constant.

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