.NET 中的数字Numerics in .NET

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.NET 提供一系列数值整型和浮点型基元、System.Numerics.BigInteger（没有理论上限或下限的整型类型）、System.Numerics.Complex（表示复杂数字）和 System.Numerics 命名空间中一组启用了 SIMD 的类型。

整数类型Integer types

.NET 支持带有符号和无符号的 8 位、16 位、32 位和 64 位整数类型，如下表所示：

类型	有符号/无符号	大小（以字节为单位）	最小值	最大值
System.Byte	无符号	1	0	255
System.Int16	有符号	2	-32,768	32,767
System.Int32	有符号	4	-2,147,483,648	2,147,483,647
System.Int64	有符号	8	-9,223,372,036,854,775,808	9,223,372,036,854,775,807
System.SByte	有符号	1	-128	127
System.UInt16	无符号	2	0	65,535
System.UInt32	无符号	4	0	4,294,967,295
System.UInt64	无符号	8	0	18,446,744,073,709,551,615

每个整数类型都支持一组标准算术运算符。System.Math 类为更广泛的数学函数集提供方法。

还可以使用 System.BitConverter 类对整数值中的单个位进行运算。

备注

无符号整数类型不符合 CLS。有关详细信息，请参阅 Language Independence and Language-Independent Components。

BigIntegerBigInteger

System.Numerics.BigInteger 结构是不可变类型，表示其值没有理论上限或下限的任意大型整数。BigInteger 类型的方法几乎与其他整数类型的方法一致。

浮点类型Floating-point types

.NET 包括三个基元浮点类型，如下表所列：

类型	大小（以字节为单位）	大致范围	精度
System.Single	4	±1.5 x 10⁻⁴⁵ 至 ±3.4 x 10³⁸	大约 6-9 位数字
System.Double	8	±5.0 × 10⁻³²⁴ 到 ±1.7 × 10³⁰⁸	大约 15-17 位数字
System.Decimal	16	±1.0 x 10^-28 至 ±7.9228 x 10²⁸	28-29 位

Single 和 Double 类型都支持表示非数字和无穷大的特殊值。例如，Double 类型提供以下值：Double.NaN、Double.NegativeInfinity 和 Double.PositiveInfinity。可以使用 Double.IsNaN、Double.IsInfinity、Double.IsPositiveInfinity 和 Double.IsNegativeInfinity 方法来测试这些特殊值。

每个浮点类型都支持一组标准的算术运算符。System.Math 类为更广泛的数学函数集提供方法。.NET Core 2.0 及更高版本包含 System.MathF 类，该类提供接受 Single 类型的参数的方法。

还可以使用 System.BitConverter 类对 Double 和 Single 值中的单个位进行运算。System.Decimal 结构具有自己处理十进制值单个位的方法（Decimal.GetBits 和 Decimal.Decimal(Int32[])）以及一套执行其他数学运算的方法。

Double 和 Single 类型旨在用于本质上不精确的值（例如，两颗行星之间的距离）和无需高度精确和舍入误差小的应用程序。在需要较高准确度和尽量减小舍入误差的情况下，应使用 System.Decimal 类型。

备注

Decimal 类型不会消除对舍入的要求。相反，它最大限度地减少了因舍入而导致的错误。

ComplexComplex

System.Numerics.Complex 结构表示复数，即带实数部分和虚数部分的数字。此类型支持一套标准的算术、比较、相等、显式和隐式转换运算符，以及数学、代数和三角方法。

启用了 SIMD 的类型SIMD-enabled types

System.Numerics 命名空间包含一组启用了 .NET SIMD 的类型。SIMD (Single Instruction Multiple Data) 操作可以在硬件级别并行化。这可以增加向量化计算的吞吐量，这在数学、科学和图形应用中很常见。

启用了 .NET SIMD 的类型如下：

Vector2、Vector3 和 Vector4 类型，用于表示具有 2、3 和 4 Single 值的向量。
两个矩阵类型：Matrix3x2（表示 3x2 矩阵）和 Matrix4x4（表示 4x4 矩阵）。
Plane 类型，表示三维空间中的一个平面。
Quaternion 类型，表示一个用于对三维物理旋转进行编码的向量。
Vector 类型，表示指定数字类型的向量，并提供受益于 SIMD 支持的一组广泛的运算符。Vector 实例的计数是固定的，但其值 Vector.Count 取决于执行代码的计算机的 CPU。

备注

Vector 类型未包含在 .NET Framework 中。必须安装 System.Numerics.Vectors NuGet 包才能访问此类型。

启用了 SIMD 的类型以这样一种方式实现：即它们可以与未启用 SIMD 的硬件或 JIT 编译器一起使用。要利用 SIMD 指令，你的 64 位应用必须由使用 RyuJIT 编译器的运行时运行，该编译器包含在 .NET Core 和 .NET Framework 4.6 及更高版本中。它针对 64 位处理器增加了 SIMD 支持。

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