便携式打印双精度指数到 C++ iostreams

Question

我想以可移植方式（GCC、clang、MSVC++）将双精度值打印到 std::cout，以便所有平台上的输出都相同。

我的指数格式有问题。 以下程序

#include <iostream>
int main()
{
    std::cout << 0.1e-7 << std::endl;
    return 0;
}

在 GCC 中具有此输出：

1e-08

在 MSVC 中具有以下输出

1e-008

我怎样才能使两个输出相同？

如果这是一个愚蠢的问题，我很抱歉，但到目前为止我还没有找到答案。 所有格式似乎都是围绕尾数之前所有内容的格式演变的...

编辑：GCC 的输出是 1e-08 而不是 1e-8 （如最初所述），所以它符合。抱歉造成混乱。

编辑2：实际上按照迪特马尔的评论将“尾数”重命名为“指数”。 维基百科上还有一个关于尾数与有效位数的部分。

Answer 1

没有操纵器控制指数的格式（我假设您指的是指数而不是尾数；此外，用于尾数的“官方”名称​​有意义）。更糟糕的是，我在 C 标准中看不到任何限制指数格式的规则。我意识到这是关于 C++ 的，但出于格式细节的目的，C++ 标准指的是 C 标准。

我知道的唯一方法是使用自己的 std::num_put 方面，根据需要格式化值。然后，这个方面将被放入 std::locale 中，而该 imbue() 又被 imbue() 编辑到 std::cout 中。潜在的实现可以使用默认的 std::num_put方面（或不幸的是，可能更简单的 snprintf()）来格式化浮点数，然后从指数中去除前导零。

Answer 2

虽然 Dietmar 的答案是干净的，而且可能是唯一真正便携的答案，但我意外地发现了一个快速而肮脏的答案：
MSVC 提供了 _set_output_format 函数，您可以用于切换到“将指数打印为两位数”。

可以在您的 main() 函数中实例化以下 RAII 类，为您提供与 GCC、CLANG 和 MSVC 相同的行为。

class ScientificNotationExponentOutputNormalizer
{
public:
    unsigned _oldExponentFormat;

    ScientificNotationExponentOutputNormalizer() : _oldExponentFormat(0)
    {
#ifdef _MSC_VER
        // Set scientific format to print two places.
        unsigned _oldExponentFormat = _set_output_format(_TWO_DIGIT_EXPONENT);
#endif
    }

    ~ScientificNotationExponentOutputNormalizer()
    {
#ifdef _MSC_VER
        // Enable old exponent format.
        _set_output_format(_oldExponentFormat);
#endif
    }
};

Answer 3

问题是 Visual C++ 没有遵循 C99 标准。在 Visual C++ 2015 中，_set_output_format 已被删除，因为编译器现在遵循标准：

%e 和 %E 格式说明符将浮点数格式化为十进制尾数和指数。在某些情况下，%g 和 %G 格式说明符也以这种形式格式化数字。在以前的版本中，CRT 总是生成具有三位数指数的字符串。例如，printf("%e\n", 1.0)将打印1.000000e+000。 这是不正确的：C 要求如果指数只能使用一位或两位数字表示，则只打印两位数字。

在 Visual Studio 2005 中添加了全局一致性开关：_set_output_format。程序可以使用参数_TWO_DIGIT_EXPONENT调用此函数，以启用一致的指数打印。 默认行为已更改为符合标准的指数打印模式。

请参阅 Visual C++ 2015 中的重大更改 。对于旧版本，请参阅@Manuel 的答案。

仅供参考，在 C99 标准中，我们可以阅读：

e，E

表示浮点数的双精度参数以 [-]d.ddd e(+-)dd 样式进行转换，其中小数点前有一位数字（如果参数非零，则该数字非零）字符及其后面的位数等于精度；如果精度缺失，则取6；如果精度为零且未指定 # 标志，则不出现小数点字符。该值将四舍五入到适当的位数。 E 转换说明符生成一个数字，其中 E 而不是 e 引入指数。 指数始终包含至少两位数字，并且仅包含表示指数所需的更多数字。如果该值为零，则指数为零。表示无穷大或 NaN 的双参数以 f 或 F 转换说明符的样式进行转换。

与 C90 相比，这是一个差异，C90 没有给出任何有关所需指数长度的指示。

请注意，最近的 Visual C++ 更改还涉及如何打印 nan、inf 等。