У типа double ограниченная точность, поэтому в нём невозможно различить 1000000000000000000 и 1000000000000000001. Если вы объявите
double d1 = 1000000000000000001;
double d2 = 1000000000000000000;
— то d1
и d2
будут одним и тем же числом. Пруф: http://ideone.com/WqQSAd
Проблема в том, что числа с плавающей точкой не бесконечно точны. Для типа double
, например, выделяется 52 бита под значащие цифры (и ещё 11 бит под показатель степени), число внутри хранится как бы закодированным в виде CCCCCCC * 2^PPPP
(C
— значащие цифры, P
— степень). А значит, числа, которые можно представить в виде double
, расположены с некоторым шагом (который зависит от величины порядка): числа, расположенные «между» представимыми числами выразить точно с помощью double
вообще нельзя, и они автоматически округляются до ближайшего представимого числа. Пример такого числа — 0.1: оно не выражается (двоичной) дробью, и константа 0.1 внутри хранится как приблизительно
0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
Максимальное значение, которое можно прибавить к единице так, чтобы она не изменилась, называется машинным эпсилоном. Для типа double
машинный эпсилон равен, очевидно, 2⁻⁵³, то есть около 1.11e-16
.
Почему очевидно? Потому что для единицы значащие биты такие: 10000000...000, а значит, следующее по величине число, которое можно выразить типом double
, должно иметь значащие цифры 10000000...001. (На самом деле чуть-чуть сложнее: ведущая единица не хранится, а подразумевается.)
Отсюда выплывает, что 1 + 1e-16
для типа double
неотличимо от 1. Поскольку для бóльших чисел увеличивается порядок, при увеличении первого слагаемого машинный эпсилон приблизительно пропорционально увеличивается. Соответственно, 1e16 + 1
будет равно 1e16
. В вашем же случае вы на два порядка выше предела: вы прибавляете к 1e18
.
Давайте ещё проэкспериментируем: http://ideone.com/4XJxFj
1 + 1.110223024625156e-16 == 1
но уже
1 + 1.110223024625157e-16 != 1
Это потому, что 1.110223024625156e-16
— приближение к 2⁻⁵³.
Ещё немного информации о числах с плавающей точкой:
Если вам нужно представлять числа с высокой точностью, даже типа long double
может не хватить. В этом случае, возможно, придётся применять числа бесконечной точности. Такие числа являются встроенными в некоторых языках (например, Java и C#), а для C и C++ есть хорошие библиотеки, предоставляющие такие числа. Я бы порекомендовал GMP.