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Decimal, Single と Double の違いについて違いおよび使い分け方を教えていただけませんか?

2 件の回答 2

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最大の違いは精度です。

  • Single 32ビット、仮数23ビット、指数8ビット
  • Double 64ビット、仮数52ビット、指数11ビット
  • Decimal 128ビット、仮数96ビット、指数5ビット=10^(-28~0)

上記のとおりDecimalは指数が10進なので、2進に起因する誤差が発生しません。なのでDBの10進表現や金融計算に利用されます。
しかしSingleDoubleが.NET中間言語のネイティブ型であるのに対して、Decimalはカスタム構造体なのでパフォーマンスが悪いです。

対応ライブラリの面で言うと、多くの画像・3Dライブラリでは座標に最小サイズのSingleを使用しています。また.NET4.6で導入されるSystem.Numerics.VectorsSingle中心です。例外としてはWPFでDoubleが標準となっています。

一方System.MathSystem.Numerics.Complexなどの数学的な標準APIはDoubleがインターフェイスになっていることが多いです。これは精度(あるいはCPUの命令)を優先したためと思われます。

追記 .NETのプリミティブ型について

コメントで言及したので追記しますが、.NETには仮想機械でサポートされているプリミティブ型というものがあります。具体的には

  • 整数(Byte, SByte, Int16, UInt16, Int32, UInt32, Int64, UInt64)
  • 実数(Single, Double)
  • ポインタ(IntPtr, UIntPtr)
  • Boolean
  • Char

で、これらは中間言語(CIL)上でネイティブ数値型として扱われます。なのでC#やVB上でも演算は言語仕様の一部として扱われておりMSDNを参照しても一部の演算子が定義されていません

一方Decimal共通言語仕様(CLS)のプリミティブ型、つまり標準で入っているカスタム構造体という位置づけになります。これらはCILネイティブの型からUプリフィックス付の型とSByteを除外し、DecimalStringを加えたものです。ですので標準ライブラリを使用せずにビルドする場合でもDecimalを定義する必要はありません。(Stringは必要です)

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pgrhoさんに補足ですがある程度の分量があるのでコメントでなく独立した回答とします。

パフォーマンス差について、.NET中間言語においては対等です。ただし実行する際にCPUがDecimal型をサポートしていない場合、エミュレーションライブラリを用いて計算を行うため圧倒的に遅くなります。具体的にはIntelプロセッサーはDecimal型をサポートしていません。これは32bitプロセッサにおいてInt64の計算が遅くなることと同じ原理です。

またSystem.Mathは.NET 1.0から存在しますが、当時のIntelプロセッサーではSingleに対してもDoubleに対しても80bit精度で計算が行われるという実情があったために、プログラミング界隈でも「とりあえずDoubleで計算しておけ」という風潮があったと記憶しています。System.Mathもそれを受け継いだ形と思われます。

System.Numerics.Vectorsについてはpgrhoさんの記述通りですが、加えて実行環境としてIntelプロセッサーとしてもレジスターサイズが128bitでありDouble精度ですと2変数しか同時に計算が行えずたいした効果を持ちません。そのためSingleが中心となっています。AVX(具体的には2011年に登場したSandy Bridge)以降はレジスターサイズが256bitに拡張されましたが、命令がまだまだ足りない印象でした。その後AVX2などが登場していますので、状況が変わっているかもしれません。

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  • Decimalはプリミティブ型ではないですよ。IL上の扱いも異なります。msdn.microsoft.com/ja-jp/library/vstudio/…
    – pgrho
    Commented 2015年2月18日 23:47
  • 「.NET中間言語のネイティブ型」と書かれていたのでTypeCodeの方を想定していました。IL表現について言及されていたんですね。
    – sayuri
    Commented 2015年2月19日 0:40
  • FYI: 「当時のIntel‌​プロセッサーではSingleに対してもDoubleに対しても80bit精度で計算が行われる」は、Intelプロセッサに搭載されているx87 FPU/浮動小数点数演算ユニットの内部レジスタ幅が80bitだったため、内部的には80bit精度で浮動小数点数演算が行われ、そこからfloat(32bit)やd‌​ouble(double)への丸めが行われていました。SSE拡張登場以降はSSE2命令により直接float/double精度での浮動小数点数演算を行うのが一般的に‌​なっています。
    – yohjp
    Commented 2015年2月19日 0:53

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