float编号以Std中的字符串转换实现

Question

我面临一个好奇的问题。查看此简单的代码：

int main(int argc, char **argv) {
    char buf[1000];
    snprintf_l(buf, sizeof(buf), _LIBCPP_GET_C_LOCALE, "%.17f", 0.123e30f);
    std::cout << "WTF?: " << buf << std::endl;
}

输出看起来Quire Quire：

123000004117574256822262431744.00000000000000000

我的问题是如何实现？有人可以告诉我原始代码吗？我没有找到。也许这对我来说太复杂了。

我试图用Java代码重新将相同的转换重新输入到字符串，但失败了。即使我试图分别获取指数和分数零件并在周期中总结分数，我也总是会得到零数而不是这些数字“ ... 8222262431744”。当我尝试在23位（对于浮点数）之后继续总结分数时，我面对其他问题 - 我需要收集多少个部分？为什么原始代码在左侧停止而直到量表结束之前才继续？ 因此，我真的不了解基本逻辑，如何实现。我尝试定义数字非常大（例如0.123E127F）。它以小数格式产生了大量。该数字的精度比浮子要高得多。看起来这是一个问题，因为字符串表示包含浮点数不能的东西。

Answer 1

请阅读文档：

printf，fprintf，sprintf，snprintf，snprintf，printf_s，printf_s，fprintf_s，fprintf_s，sprintf_s，snprintf_s，snprintf_s-s-s sn snprintf_s-- cppreference.com

格式字符串由普通的多键字符组成（％），这些字符被复制到输出流中和转换规范中。每个转换规范具有以下格式：

• 介绍性％字符
• ...
• （可选）。后面是整数或*，或者均未指定转换的 precision 。在使用*时如果提供一个宽度。如果该参数的价值为负，则将忽略。如果既不使用数字也不使用*，则将精度视为零。有关 Precision 。

的确切影响，请参见下表

....

转换说明器	解释	预期参数类型
f f	将浮点数转换为样式 [ - ] ddd.ddd 的小数表示法。 精度指定小数点字符之后出现的确切数字。默认的精度为6。在替代实现中，即使没有数字遵循数字，也写了十进制点字符。对于无限和非数字转换样式，请参见注释。	双

而使用 f 您强制表格 ddd.ddd （无exponent）和 .17 您已被迫在小数分离器后显示17位数字。如此大的价值印刷结果看起来很奇怪。

Answer 2

最后，我发现了Java Float - ＆gt;小数 - ＆gt;字符串转换和C ++ float-＆gt;字符串（十进制）转换。我没有找到原始的源代码，但是我在Java中复制了相同的代码以使其清晰。我认为代码解释了一切：

    // the context size might be calculated properly by getting maximum 
    // float number (including exponent value) - its 40 + scale, 17 for me
    MathContext context = new MathContext(57, RoundingMode.HALF_UP);
    BigDecimal divisor = BigDecimal.valueOf(2);
    int tmp = Float.floatToRawIntBits(1.23e30f)
    boolean sign = tmp < 0;
    tmp <<= 1;
    // there might be NaN value, this code does not support it
    int exponent = (tmp >>> 24) - 127;
    tmp <<= 8;
    int mask = 1 << 23;
    int fraction = mask | (tmp >>> 9);
    // at this line we have all parts of the float: sign, exponent and fractions. Let's build mantissa
    BigDecimal mantissa = BigDecimal.ZERO;
    for (int i = 0; i < 24; i ++) {
        if ((fraction & mask) == mask) {
            // i'm not sure about speed, maybe division at each iteration might be faster than pow
            mantissa = mantissa.add(divisor.pow(-i, context));
        }
        mask >>>= 1;
    }

    // it was the core line where I was losing accuracy, because of context
    BigDecimal decimal = mantissa.multiply(divisor.pow(exponent, context), context);
    String str = decimal.setScale(17, RoundingMode.HALF_UP).toPlainString();
    // add minus manually, because java lost it if after the scale value become 0, C++ version of code doesn't do it
    if (sign) {
        str = "-" + str;
    }
    return str;

也许主题是没有用的。谁真的需要像C ++一样具有相同的实现？但是至少此代码与最流行的方式将float转换为十进制字符串的浮点数保持了所有精度：

    return BigDecimal.valueOf(1.23e30f).setScale(17, RoundingMode.HALF_UP).toPlainString();

Answer 3

您使用的C ++实现使用了 float 的IEEE-754 binary32格式。以这种格式，壁橱的代表值为0.123•10 ³⁰ 为123,000,004,117,117,574,256,822,262,262,431,744，以binary32格式表示为 +13,023,132•2 ⁷³ 。因此 0.123E30F 在源代码中产生的编号为123,000,004,117,574,256,822,262,262,431,744。 （因为数字表示为 +13,023,132•2 ⁷³ ，我们知道它的价值正是123,000,004,117,117,574,256,256,822,262,262,262,431,744，即使Digit

'您使用％。17F格式化，您的C ++实现忠实地打印了确切的值，产生“ 12300000411757425682222222222222222431744.00000000000000000”。 C ++标准不需要这种准确性，并且某些C ++实现不会准确地进行转换。

Java规范还不需要浮点值的格式化，至少在某些格式化操作中。 （我在这里从内存和一些假设转移；我没有引用。）它允许，甚至可能需要，只能产生一定数量的正确数字小数点或要求的格式。

这个数字的精度比浮子要高得多。

对于 float 格式中表示的任何值，该值具有无限的精度。数量 +13,023,132•2 ⁷³ 是正好 +13,023,132•2 ⁷³ ，恰好是123,000,004,004,1174,1174,574,256,256,822,262,262,262,262,262,262,431,744444444444444 4。该格式表示数字的精度仅影响它可以表示的数字，而不是它准确地代表其所代表的数字。