C++中對浮點數的格式化顯示

2019-11-17 05:03:01

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供稿：網友

　　在許多應用程序領域中，都需要控制小數點后的小數位，但是浮點數對此不能提供直接的支持。怎樣對程序中的浮點數據進行"整潔"地格式化呢？在此我們有一個迂回的方法，先把它們轉換為字符串，格式化后以文本形式顯示出來。

　　在日常編程中--包括對話框、關系數據庫、金融程序、SMS程序及一切處理數據文件的程序，需要控制小數點后的小數位的情況非常普遍，本文中將要講解如何用簡單的方法來控制小數位，另外，還要揭開字符串及數據精度的一點點小秘密。

　　問題的引出

　　如有一個函數，其可接受一個long double參數，并將參數轉換為字符串，結果字符串應保留兩位小數，例如，浮點值123.45678應該生成"123.45"這樣的字符串。表面上看來這是一個意義不大的編程問題，然而，假如真要在實際中派上用場，函數應設計為具有一定彈性，以答應調用者指定小數位數。另外，函數也應該能夠處理各種異常情況，如像123.0或123這樣的整數。
在開始之前，先看一下編寫"優雅"C++代碼時的兩句"真言"：

　　"真言"1：無論何時需要格式化一個數值，都應先轉換為一個字符串。這樣可保證每位數剛好占據一個字符。

　　"真言"2：在需要轉換為字符串時，請使用<sstream>庫。

　　轉換函數的接口非常簡潔：第一個參數是需被格式化的數值；第二個參數代表小數點后顯示的小數位，且應該具有一個默認值；返回值為一個string類型：

string do_fraction(long double value, int decplaces=3);
　　注重，第二個參數代表的小數位數中包括了小數點，因此，兩位小數需要默認值為3。

　　精度問題

　　當然，第一步是把long double值轉換為一個string，使用標準C++庫<sstream>簡直是手到擒來。然而，有一件事情必須引起注重，因為某些原因，stringstream對象默認精度為6，而許多程序員錯誤地把"精度"理解為小數的位數，這是不正確的，精度應指代全部位數。因而，數字1234.56可安全地通過默認精度6來表示，但12345.67會被截斷為12345.6。這樣的話，假如你有一個非常大的數，如1234567.8，它的結果會靜靜靜地轉換為科學記數法：1.23457e+06，這顯然不是我們想要的。為避免這樣的麻煩，在開始轉換之前，應把默認精度設為最大。
為得到long double能表示的最大位數，可使用<limits>庫：

string do_fraction(long double value, int decplaces=3)
{
int PRec=numeric_limits<long double>::digits10; // 18
ostringstream out;
out.precision(prec);//覆蓋默認精度
out<<value;
string str= out.str(); //從流中取出字符串數值現在存儲在str中，等待格式化。

小數點的位置

　　要進行格式化，首先要確定小數點的位置，假如小數位多于decplaces，do_fraction()會刪除多余的。

　　要定位小數位，可使用string::find()，在STL算法中使用了一個常量來代表"數值未找到"，在字符串中，這個常量為string::npos：

char DECIMAL_POINT='.'; // 歐洲用法為','

size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
if ((n!=string::npos)//是否有小數點呢？
{
//檢查小數的位數
}
　　假如沒有小數點，函數直接返回字符串，否則，函數將繼續檢查小數位是否多于decplaces。假如是，小數部分將會被截斷：

size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
if ((n!=string::npos)//有小數點嗎？
&&(str.size()> n+decplaces)) //后面至少還有decplaces位嗎？

//在小數decplaces位之后寫入nul
str[n+decplaces]='/0';
　　最后一行覆蓋了多余的小數位，它使用了/0常量來截斷字符串，要注重，string對象的數據可以包含nul字符；而字符串的實際長度由size()的返回值決定。因此，你不能假定字符串已被正確地格式化，換句話來說，假如在str中原來為"123.4567"，在插入/0常量之后，它變成了"123.45/07"，為把str縮減為"123.45"，一般可使用自交換的方法： str.swap(string(str.c_str()) );//刪除nul之后的多余字符

　　那它的原理是什么呢？函數string::c_str()返回一個const char *代表此字符串對象，而這個值被用作一個臨時string對象的初始化值，接著，臨時對象又被用作str.swap()的參數，swap()會把值"123.45"賦給str。一些老一點的編譯器不支持默認模板參數，可能不會讓swap()通過編譯，假如是這樣的話，使用手工交換來代替：

string temp=str.c_str();
str=temp;
　　代碼雖不是很"美麗"，但能達到目的就行。以下是do_fraction()的完整代碼：

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

　out.precision(prec);//覆蓋默認精度
　out<<value;
　string str= out.str(); //從流中取出字符串
　size_t n=str.find(DECIMAL_POINT);
　if ((n!=string::npos) //有小數點嗎？
　&& (str.size()> n+decplaces)) //后面至少還有decplaces位嗎？
　{
　　str[n+decplaces]='/0';//覆蓋第一個多余的數
　}

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

　return str;
}
　　假如不想通過傳值返回一個string對象，還可增加一個參數，把str對象以引用傳遞：

void do_fraction(long double value, string & str, int decplaces=3);
　　從個人的角度來講，還是傾向于讓編譯器做這樣的優化，另外，使用傳值返回，還可以讓你以下面這種方式使用do_fraction()：

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

　　123456789.69 12.01

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