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Gostaria de saber a diferença entre os tipos Long, Double, Float, Decimal e Int, levando em consideração de quando é o melhor uso em casos reais. Ex: "usa float em juros pois é...". E também a diferença de performance entre elas. Ex: "int tem performance melhor que long pois..."

Acho que é bem valida a pergunta, levando em consideração que muitas vezes usamos errado em nosso dia a dia, e por minima diferença de performance faça, é sempre interessante pensarmos nisso.

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No .Net (assim como em várias outras linguagens), existe uma separação entre tipos inteiros e tipos racionais, então vou separar minha explicação desses tipos nessas duas categorias.

Tipos Inteiros

Existem vários tipos inteiros, novamente podem ser separados em dois grupos, os que aceitam valores negativos, e os que não aceitam valores negativos.

Aceitam Negativos (possuem sinal): Int32 é o mais comum, mas temos outros: Int16, Int64 (não existe Long, mas sim o alias long no C#, que é o mesmo que Int64) e SByte.

│ Tipo  ║ Bits ║           Mínimo           ║            Máximo         ║ Alias C# ║ Literal │
╞═══════╬══════╬════════════════════════════╬═══════════════════════════╬══════════╬═════════╡
│ SByte ║  8   ║ -128                       ║ 127                       ║  sbyte   ║         │
│ Int16 ║  16  ║ -32768                     ║ 32767                     ║  short   ║         │
│ Int32 ║  32  ║ -2.147.483.648             ║ 2.147.483.647             ║  int     ║    0    │
│ Int64 ║  64  ║ -9.223.372.036.854.775.808 ║ 9.223.372.036.854.775.807 ║  long    ║    0L   │
└───────╨──────╨────────────────────────────╨───────────────────────────╨──────────╨─────────┘

As letras que aparecem nos literais, podem ser maiúsculas ou minúsculas: 0L é o mesmo que 0l.

Aceitam valores positivos apenas (sem sinal):

│ Tipo   ║ Bits ║ Mínimo ║            Máximo          ║ Alias C# ║ Literal │
╞════════╬══════╬════════╬════════════════════════════╬══════════╬═════════╡
│ Byte   ║  8   ║   0    ║ 255                        ║  byte    ║         │
│ UInt16 ║  16  ║   0    ║ 65535                      ║  ushort  ║         │
│ UInt32 ║  32  ║   0    ║ 4.294.967.295              ║  uint    ║   0U    │
│ UInt64 ║  64  ║   0    ║ 18.446.744.073.709.551.615 ║  ulong   ║   0UL   │
└─────═──╨──────╨────────╨────────────────────────────╨──────────╨─────────┘

As letras que aparecem nos literais, podem ser maiúsculas ou minúsculas: 0UL é o mesmo que 0ul.

Em termos de uso desses tipos, não há grande diferença de performance no uso de variáveis locais ou parâmetros de métodos. Geralmente se usa o tipo Int32 (int) para esses usos, a não ser que os valores esperados excedam os limites do int, em cujo caso se usa Int64 (long).

Já o Byte (byte) só é usado mesmo para trabalhar com dados binários, nunca vi sendo usado em códigos que não sejam com este fim.

Os outros tipos, geralmente só são usados em estruturas de dados struct ou class muito longas, ou então em arrays, de forma que ocupem menos memória... mas isso só faria sentido mesmo em estruturas muito usadas, ou em arrays muito grandes mesmo, da ordem de milhões ou até mesmo bilhões de itens.

Além de tudo isso, vejo os tipos sem sinal (aqueles que só aceitam positivos) serem usados em operações bit-a-bit (chamadas comumente de bitwise), pela facilidade de se trabalhar com todos os bits dos mesmo, o que é mais difícil quando há o bit de sinal.

Tipos Racionais

Há apenas 3 desses no .Net: Single, Double e Decimal.

│   Tipo   ║     Single    ║      Double               ║      Decimal                            │
╞══════════╬═══════════════╬═══════════════════════════╬═════════════════════════════════════════╡
│ Alias C# ║     float     ║      double               ║      decimal                            │
│ Mínimo   ║ -3.402823e+38 ║  -1.7976931348623157e+308 ║ -79.228.162.514.264.337.593.543.950.335 │
│ Máximo   ║  3.402823e+38 ║   1.7976931348623157e+308 ║  79.228.162.514.264.337.593.543.950.335 │
│ Literal  ║    0f         ║   0.0  ou  0d             ║     0m                                  │
│ Base Exp.║    2          ║    2                      ║     10                                  │
└──────────╨───────────────╨───────────────────────────╨─────────────────────────────────────────┘

As letras que aparecem nos literais, podem ser maiúsculas ou minúsculas: 0M é o mesmo que 0m.

Os tipos de base 2 (Single e Double), são operados por instruções do próprio processador, em uma unidade chamada de FPU (floating-point unit)... e que nos processadores atuais são tão otimizados, que as operações matemáticas com pontos flutuantes chegam a ser tão rápidas quanto com tipos inteiros.

Os tipos Single e Double são usados quando não há de se ter correspondência exata com números decimais em uma fração. Exemplos: cálculos que envolvem a física, usadas na engenharia ou nas simulações feitas em jogos, usam estes tipos.

Em termos de performance os tipos Single e Double são iguais nas máquinas atuais, pois a FPU converte ambos internamente para 80-bits. Então a única vantagem real em se usar Single é em termos de uso de memória.

O tipo Decimal existe para dar suporte a operações que devem ter correspondência exata com frações decimais do mundo real, com quando trabalhando com valores monetários... inclusive, acho que o M do literal vem de money (mas isso eu estou especulando).

O tipo Decimal possui 128 bits, dos quais 96 são usados para representar o valor interno chamado de mantissa, e os outros são usados para indicar um divisor de base 10... é praticamente um expoente, igual o que existe para os de base 2, só que na base 10 e apenas negativos. Portanto, o Decimal não é capaz de representar números tão grandes como o Single e o Double (pois esses dois aceitam expoentes positivos). Em compensação, o tipo Decimal possui uma precisão absurdamente maior.

Em termos de performance, o tipo Decimal é muito ruim, se comparado aos tipos de base-2, pois todas as operações matemáticas são feitas na ALU (Arithmetic logic unit), e por isso são subdivididas em várias estapas de cálculos independemente da operação sendo feita.

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Basicamente precisão é a grande diferença entre eles:

Float: 7 Digitos (32 bit)

Double: 15-16 Digitos (64 bit)

Decimal: 28-29 Digitos (128 bit)

Decimais (decimal) tem muito mais precisão do que qualquer um dos outros, utilizado quase na totalidade das aplicações financeiras que requerem um grande grau de precisão. Em contra partida os Decimais (decimal) são muito mais lentos (chegando a 20x) do que double/float.

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  • 2
    Acredito que Decimal tenha mais precisão não apenas pelos bits extras, mas porque não é implementado como ponto flutuante, que por definição tem problemas para representar certos números. Provavelmente também é por isso que Decimal é mais lento.
    – bfavaretto
    Commented 13/03/2014 às 14:41
  • Essa referência é bem interessante para ver a diferença entre decimal e float: gregs-blog.com/2007/12/10/dot-net-decimal-type-vs-float-type Commented 14/03/2014 às 16:12
  • 1
    @bfavaretto: o tipo Decimal no .Net é ponto-flutuante, só que o expoente está sobre uma base decimal ao invés de binária - ver: Decimal Structure. Commented 14/03/2014 às 20:36
  • @MiguelAngelo Interessante, eu não sabia disso! Na verdade, sei muito pouco do .Net, por isso usei "acredito" e "provavelmente"... Obrigado pela informação.
    – bfavaretto
    Commented 14/03/2014 às 20:40
  • @bfavaretto: Disponha... minha intensão foi de informar mesmo, não de criticar nem nada. Mesmo você tendo dito "acredito", imaginei que algumas pessoas pudessem tomar o dito como fato. =D Commented 14/03/2014 às 20:48

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