c++ - 如何在 C++ 中自己将 double 转换为 char[]？

Question

因为我必须非常快速地将大量 double 转换为 char[]，在进入 sprintf 之后，我发现 _cfltcvt_l 完成了真正的转换工作，并且在 _cfltcvt_l 被调用，它有很多switch,case,validate...我并不真正需要的功能，所以我想自己将 double 转换为 char[]。

我想得到与 sprintf(c,"%16.9E",d); 相同的结果，例如:

d=49.9999999995； --> c={"5.000000000E+001"}

d=2.5323867855e+298; --> c={"2.532386786e+298"}

这是我的代码:

#include<iostream>
using namespace std;
void fast_sprintf(char* c, double d)
{
    int i = 0, e = 0, n = 0, flag = 0;//flag=0E+;1E-

    if (d < 0)
    {
        c[i++] = '-';
        d = -d;
    }
    while (d >= 10)
    {
        d /= 10;//here is the problem
        e++;
    }
    while (d < 1)
    {
        d *= 10;
        e++;
        flag = 1;
    }
    int v = d, dot;
    c[i++] = '0' + v;//the integer part
    dot = i;
    n++;
    c[i++] = '.';
    d -= v;
    while (d != 0 && n < 10)
    {
        d *= 10;
        v = d;
        c[i++] = '0' + v;
        n++;
        d -= v;
    }
    if (d != 0)
    {

        if (d * 10 >= 5)//rounding
        {
            int j = i - 1;
            c[j]++;
            while (c[j]>'9')
            {
                c[j] = '0';
                if (j - 1 == dot)
                    j--;
                c[--j]++;
            }
        }
    }
    else
    {
        while (n < 10)
        {
            c[i++] = '0';
            n++;
        }
    }

    c[i++] = 'E';
    c[i++] = (flag == 0) ? '+' : '-';
    if (e >= 100)
    {
        int tmp = e / 100;
        c[i++] = '0' + tmp;
        e -= (tmp*100);
        c[i++] = '0' + e / 10;
        c[i++] = '0' + e % 10;
    }
    else if (e <= 9)
    {
        c[i++] = '0';
        c[i++] = '0';
        c[i++] = '0' + e;
    }
    else
    {
        c[i++] = '0';
        c[i++] = '0' + e / 10;
        c[i++] = '0' + e % 10;
    }
    c[i] = '\0';
}

int main()
{
    char c[20];
    //double d=49.9999999995;
    double d=2.5323867855e+298;

    sprintf(c,"%16.9E",d);
    cout<<c<<endl;

    fast_sprintf(c,d);
    cout<<c<<endl;
    return 0;
}

但是当d=2.5323867855e+298时，c={"2.532386785e+298"}而不是c={"2.532386786e+298"}

那是因为在这个循环之后:

//before loop, d=2.5323867855000001e+298
while (d >= 10)
    {
        d /= 10;//here is the problem
        e++;
    }
//after loop, d=2.5323867854999969

d 失去了精度，最后一位 5 变成了 4999969。

那么我该如何修复我的代码，或者是否有更好的方法来实现另一个 sprintf(c,"%16.9E",d);？

谢谢。

Answer 1

这些转换的引用文档是 &ldqou;How to准确打印 float ”，Steele 和白色的;它发表于 PLDI '90，可在线获取来自 ACM 数字图书馆。

鉴于您对速度和固定格式感兴趣，10 位数，一种更简单的方法可能是缩放number 到 [1E9...1E10) 范围内，然后使用 modf 提取整数部分，如果小数部分是递增的大于 0.5。然后将整数部分转换为一个int，并从中生成你的数字。你缩放的数量by 应该给出指数。

找到扩展它的值(value)可能是一个关键问题；使用 log10 是一个显而易见的解决方案，前提是它是准确的你的图书馆。否则，您可以使用 10 的幂表(计算一次，离线)，以及第二个表，由指数(参见 frexp)到这个表中。使用这种技术，您最多需要进行两次比较才能找到正确的缩放比例因素。 (像 modf 和 frexp 这样的函数通常非常快，因为他们操纵数字的位模式直接地;如果他们不这样做，很容易做你需要的自己操作 double 的位模式。)

当然，这只是一种方法的一般性建议。细节决定成败，需要多加注意正确处理所有极端情况。但有一个很好的机会它会比 sprintf 更快，正是因为它仅使用一种特定格式。