.NET 中的数字

项目
09/06/2023

.NET 提供了一系列数值整数和浮点基元，还提供：

System.Half，表示半精度浮点数。
System.Decimal，表示十进制浮点数。
System.Numerics.BigInteger，它表示没有理论上的上限或下限的整型类型。
System.Numerics.Complex，它表示复数。
System.Numerics 命名空间中一组启用了 SIMD 的类型。

整数类型

.NET 支持带符号和无符号的 8 位、16 位、32 位和 64 位和 128 位整数类型，如下表所示。

带符号整数类型

类型	大小（以字节为单位）	最小值	最大值
System.Int16	2	-32,768	32,767
System.Int32	4	-2,147,483,648	2,147,483,647
System.Int64	8	-9,223,372,036,854,775,808	9,223,372,036,854,775,807
System.Int128	16	−170,141,183,460,469,231,731,687,303,715,884,105,728	170,141,183,460,469,231,731,687,303,715,884,105,727
System.SByte	1	-128	127
System.IntPtr（32 位进程中）	4	-2,147,483,648	2,147,483,647
System.IntPtr（64 位进程中）	8	-9,223,372,036,854,775,808	9,223,372,036,854,775,807

无符号整数类型

类型	大小（以字节为单位）	最大值
System.Byte	1	255
System.UInt16	2	65,535
System.UInt32	4	4,294,967,295
System.UInt64	8	18,446,744,073,709,551,615
System.UInt128	16	340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,455
System.UIntPtr（32 位进程中）	4	4,294,967,295
System.UIntPtr（64 位进程中）	8	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。

注意

无符号整数类型不符合 CLS。有关详细信息，请参阅语言独立性和与语言无关的组件。

BigInteger

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

.NET 包含以下浮点类型：

类型	大小（以字节为单位）	大致范围	基元？	说明
System.Half	2	±65504	否	已在 .NET 5 中引入
System.Single	4	±3.4 x 10³⁸	是
System.Double	8	±1.7 × 10³⁰⁸	是
System.Decimal	16	±7.9228 x 10²⁸	否

Half、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、Single 和 Half 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(Int32[])）以及一套执行其他数学运算的方法。

Double、Single 和 Half 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，使用 System.Decimal 类型。

注意

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。

Complex

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

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<T> 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<T> 实例的计数是固定的，但其值 Vector<T>.Count 取决于执行代码的计算机的 CPU。

注意

Vector<T> 类型随 .NET Core 和 .NET 5+ 一起提供，但 .NET Framework 中不提供。如果你使用的是 .NET Framework，请安装 System.Numerics.Vectors NuGet 包来访问此类型。

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。

有关详细信息，请参阅使用 SIMD 加速数值类型。