C++中对浮点数的格式化显示

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 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<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<sstream>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<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,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<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;
}
  
  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)<<endl;  
  输出
     123456789.69 12.01

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