C++中对浮点数的格式化显示

2019-11-17 05:03:01

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供稿：网友

　　在许多应用程序领域中，都需要控制小数点后的小数位，但是浮点数对此不能提供直接的支持。怎样对程序中的浮点数据进行"整洁"地格式化呢？在此我们有一个迂回的方法，先把它们转换为字符串，格式化后以文本形式显示出来。

　　在日常编程中--包括对话框、关系数据库、金融程序、SMS程序及一切处理数据文件的程序，需要控制小数点后的小数位的情况非常普遍，本文中将要讲解如何用简单的方法来控制小数位，另外，还要揭开字符串及数据精度的一点点小秘密。

　　问题的引出

　　如有一个函数，其可接受一个long double参数，并将参数转换为字符串，结果字符串应保留两位小数，例如，浮点值123.45678应该生成"123.45"这样的字符串。表面上看来这是一个意义不大的编程问题，然而，假如真要在实际中派上用场，函数应设计为具有一定弹性，以答应调用者指定小数位数。另外，函数也应该能够处理各种异常情况，如像123.0或123这样的整数。
在开始之前，先看一下编写"优雅"C++代码时的两句"真言"：

　　"真言"1：无论何时需要格式化一个数值，都应先转换为一个字符串。这样可保证每位数刚好占据一个字符。

　　"真言"2：在需要转换为字符串时，请使用<sstream>库。

　　转换函数的接口非常简洁：第一个参数是需被格式化的数值；第二个参数代表小数点后显示的小数位，且应该具有一个默认值；返回值为一个string类型：

string do_fraction(long double value, int decplaces=3);
　　注重，第二个参数代表的小数位数中包括了小数点，因此，两位小数需要默认值为3。

　　精度问题

　　当然，第一步是把long double值转换为一个string，使用标准C++库<sstream>简直是手到擒来。然而，有一件事情必须引起注重，因为某些原因，stringstream对象默认精度为6，而许多程序员错误地把"精度"理解为小数的位数，这是不正确的，精度应指代全部位数。因而，数字1234.56可安全地通过默认精度6来表示，但12345.67会被截断为12345.6。这样的话，假如你有一个非常大的数，如1234567.8，它的结果会静静静地转换为科学记数法：1.23457e+06，这显然不是我们想要的。为避免这样的麻烦，在开始转换之前，应把默认精度设为最大。
为得到long double能表示的最大位数，可使用<limits>库：

string do_fraction(long double value, int decplaces=3)
{
int PRec=numeric_limits<long double>::digits10; // 18
ostringstream out;
out.precision(prec);//覆盖默认精度
out<<value;
string str= out.str(); //从流中取出字符串数值现在存储在str中，等待格式化。

小数点的位置

　　要进行格式化，首先要确定小数点的位置，假如小数位多于decplaces，do_fraction()会删除多余的。

　　要定位小数位，可使用string::find()，在STL算法中使用了一个常量来代表"数值未找到"，在字符串中，这个常量为string::npos：

char DECIMAL_POINT='.'; // 欧洲用法为','

size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
if ((n!=string::npos)//是否有小数点呢？
{
//检查小数的位数
}
　　假如没有小数点，函数直接返回字符串，否则，函数将继续检查小数位是否多于decplaces。假如是，小数部分将会被截断：

size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
if ((n!=string::npos)//有小数点吗？
&&(str.size()> n+decplaces)) //后面至少还有decplaces位吗？

//在小数decplaces位之后写入nul
str[n+decplaces]='/0';
　　最后一行覆盖了多余的小数位，它使用了/0常量来截断字符串，要注重，string对象的数据可以包含nul字符；而字符串的实际长度由size()的返回值决定。因此，你不能假定字符串已被正确地格式化，换句话来说，假如在str中原来为"123.4567"，在插入/0常量之后，它变成了"123.45/07"，为把str缩减为"123.45"，一般可使用自交换的方法： str.swap(string(str.c_str()) );//删除nul之后的多余字符

　　那它的原理是什么呢？函数string::c_str()返回一个const char *代表此字符串对象，而这个值被用作一个临时string对象的初始化值，接着，临时对象又被用作str.swap()的参数，swap()会把值"123.45"赋给str。一些老一点的编译器不支持默认模板参数，可能不会让swap()通过编译，假如是这样的话，使用手工交换来代替：

string temp=str.c_str();
str=temp;
　　代码虽不是很"美丽"，但能达到目的就行。以下是do_fraction()的完整代码：

string do_fraction(long double value, int decplaces=3)
{
　ostringstream out;
　int prec=
　numeric_limits<long double>::digits10; // 18

　out.precision(prec);//覆盖默认精度
　out<<value;
　string str= out.str(); //从流中取出字符串
　size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
　if ((n!=string::npos) //有小数点吗？
　&& (str.size()> n+decplaces)) //后面至少还有decplaces位吗？
　{
　　str[n+decplaces]='/0';//覆盖第一个多余的数
　}

　str.swap(string(str.c_str()));//删除nul之后的多余字符

　return str;
}
　　假如不想通过传值返回一个string对象，还可增加一个参数，把str对象以引用传递：

void do_fraction(long double value, string & str, int decplaces=3);
　　从个人的角度来讲，还是倾向于让编译器做这样的优化，另外，使用传值返回，还可以让你以下面这种方式使用do_fraction()：

cout << funct(123456789.69999001) << '/t' << funct(12.011)<<endl;
　　输出：

　　123456789.69 12.01

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