浮点数的格式化显示

 

浮点数的格式化显示

 

 

         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“整齐”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，如果真要在实际中派上用场，函数应设计为具有一定弹性，以允许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);

 

         注意，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++库简直是手到擒来。然而，有一件事情必须引起注意，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，如果你有一个非常大的数，如1234567.8，它的结果会静悄悄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，可使用库：

 

string do_fraction(long double value, int decplaces=3)

{

 int prec=numeric_limits::digits10; // 18

 ostringstream out;

 out.precision(prec);//覆盖默认精度

 out<

 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，如果小数位多于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

}

 

         如果没有小数点，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。如果是，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，要注意，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，如果在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，如果是这样的话，使用手工交换来代替：

 

string temp=str.c_str();

str=temp;

 

         代码虽不是很“优美”，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::digits10; // 18

 

 out.precision(prec);//覆盖默认精度

 out<

 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;

}

 

         如果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)<

 

输出：

123456789.69     12.01