sprintf(buf, "%.20g", x) // buf 应该有多大？

Question

我将双精度值转换为字符串，如下所示：

std::string conv(double x) {
    char buf[30];
    sprintf(buf, "%.20g", x);
    return buf;
}

我已将缓冲区大小硬编码为 30，但不确定这对于所有情况是否足够大。

• 如何找出我需要的最大缓冲区大小？
• 从 32 位切换到 64 时，精度是否会变得更高（因此缓冲区需要增加）？

PS：出于性能原因，我无法使用 ostringstream 或 boost::lexical_cast （请参阅这个）

Answer 1

我已将缓冲区大小硬编码为 30，但不确定这是否对于所有情况都足够大。

这是。 %.20g 指定尾数中的 20 位数字。小数点加 1。 1 表示（可能的）符号，5 表示“e+308”或“e-308”，最坏情况下的指数。 1 表示终止 null。

20 + 1 + 1 + 5 + 1 = 28。

从 32 位切换到 64 时，精度是否会提高（因此缓冲区需要增加）？

不会。

两种架构中的 double 大小相同。如果将变量声明为 long double，则指数“e+4092”中可能会多出 1 个数字，该数字仍然适合 30 个字符的缓冲区。但仅适用于 X86，且仅适用于较旧的处理器。

long double 是一种过时的 80 位浮点值形式，是 486 FPU 的本机格式。该 FPU 架构扩展性不佳，因此被放弃，取而代之的是 SSE 风格指令，其中最大可能的浮点值是 64 位双精度。

从长远来看，只要您将打印输出中的尾数限制为 20 位，30 个字符的缓冲区就始终足够。

Answer 2

printf("%.20g", 1.79769e+308); 是 1.7976900000000000632e+308，27 个字节，包括结尾的 \0。为了确定起见，我会选择 64 或 128。

（因为它位于堆栈上并在您也可以使用大缓冲区（甚至 2048 字节）后立即释放，而不会遇到非嵌入式应用程序的问题）

另外，您确定程序的瓶颈是 lexical_cast 吗..？做你正在做的事情对我来说似乎很愚蠢

Answer 3

我似乎记得，如果您使用 NULL 目的地调用 sprintf ，它不会执行任何操作。但是，它确实返回它“写入”的字符数。如果我是对的（而且我似乎找不到来源），那么您可以这样做：

// find the length of the string
int len = sprintf(NULL, fmt, var1, var2,...);
// allocate the necessary memory.
char *output = malloc(sizeof(char) * (len + 1)); // yes I know that sizeof(char) is defined as 1 but this seems nicer.
// now sprintf it after checking for errors
sprintf(output, fmt, var1, var2,...);

---

另一个选择是使用 snprintf 它允许您限制输出的长度：

#define MAX 20 /* or whatever length you want */
char output[MAX];
snprintf(output, MAX, fmt, var1, var2,...);

snprintf 将缓冲区的大小作为参数，并且不允许输出字符串超过该大小。

Answer 4

这是一个程序，用于打印任何系统中 double 可以采用的最大和最小值所需的位数：

#include <float.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    double m = DBL_MAX;
    double n = DBL_MIN;
    int i;
    i = printf("%.20g\n", m);
    printf("%d\n", i);
    i = printf("%.20g\n", n);
    printf("%d\n", i);
    return 0;
}

对我来说，它打印：

1.7976931348623157081e+308
27
2.2250738585072013831e-308
27

由于 27 包含换行符，但不包含终止 0 对于字符串，我想说在这个系统上，27 就足够了。对于 long double，在我的系统上，LDBL_MAX 和 LDBL_MIN 的答案似乎分别是 27 和 28。

手册页（在我的 sprintf 上）这样描述了 %g：

双参数被转换为
风格 f 或 e（或 F 或 E 代表 G
转换）。精度指定了数量
重要的
数字。如果精度缺失，则给出6位；如果
精度为零，则视为 1。如果精度为 0，则使用样式 e
转换后的指数小于 -4 或更大
比或
等于精度。尾随零被从
结果的小数部分；只出现小数点
如果它
后面至少跟一位数字。

C 标准中也有类似的措辞。

因此，我认为如果您使用上述程序的输出作为数组大小，您将是安全的。

Answer 5

如果您使用的平台支持 POSIX 或 C99，则应该能够使用 snprintf 来计算您需要的缓冲区的大小。 snprintf 接受一个参数，指示您传入的缓冲区的大小；如果字符串的大小超过该缓冲区的大小，它会截断输出以适合缓冲区，并返回适合整个输出所需的空间量。您可以使用它的输出来分配大小正确的缓冲区。如果您只想计算所需的缓冲区大小，则可以传入 NULL 作为缓冲区和大小 0 来计算需要多少空间。

int size = snprintf(NULL, 0, "%.20g", x);
char *buf = malloc(size + 1); // Need the + 1 for a terminating null character
snprintf(buf, size + 1, "%.20g", x);

使用后请记住free(buf)以避免内存泄漏。

这样做的问题是它无法在 Visual Studio 中运行，它仍然不支持 C99。虽然他们有 类似 snprintf ，如果传入的缓冲区太小，它不会返回需要的大小，而是返回-1，这是完全没有用的（并且它不接受NULL< /code> 作为缓冲区，即使长度为 0）。

如果您不介意截断，则可以简单地将 snprintf 与固定大小的缓冲区一起使用，并确保不会溢出它：

char buf[30];
snprintf(buf, sizeof(buf), "%.20g", x);

请确保在 snprintf< 上检查您的平台文档/代码>;特别是，如果字符串被截断，某些平台可能不会在字符串末尾添加终止 null，因此您可能需要自己执行此操作。