如何打印具有正确有效小数位数的C++双精度

Question

在Java中处理浮点值时，调用toString()方法会给出一个具有正确浮点有效位数的打印值。但是，在C++中，通过stringstream打印浮点值将使值在5位或5位以下四舍五入。有没有办法"；漂亮的印刷品；C++中的浮点值到（假定的）正确的有效位数？

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编辑：我想我被误解了。我希望输出是动态长度，而不是固定的精度。我熟悉setprecision。如果你看看Double的java源代码，它会以某种方式计算有效数字的数量，我真的很想了解它是如何工作的，和/或在C++中轻松复制它的可行性。

/*
 * FIRST IMPORTANT CONSTRUCTOR: DOUBLE
 */
public FloatingDecimal( double d )
{
    long    dBits = Double.doubleToLongBits( d );
    long    fractBits;
    int     binExp;
    int     nSignificantBits;
    // discover and delete sign
    if ( (dBits&signMask) != 0 ){
        isNegative = true;
        dBits ^= signMask;
    } else {
        isNegative = false;
    }
    // Begin to unpack
    // Discover obvious special cases of NaN and Infinity.
    binExp = (int)( (dBits&expMask) >> expShift );
    fractBits = dBits&fractMask;
    if ( binExp == (int)(expMask>>expShift) ) {
        isExceptional = true;
        if ( fractBits == 0L ){
            digits =  infinity;
        } else {
            digits = notANumber;
            isNegative = false; // NaN has no sign!
        }
        nDigits = digits.length;
        return;
    }
    isExceptional = false;
    // Finish unpacking
    // Normalize denormalized numbers.
    // Insert assumed high-order bit for normalized numbers.
    // Subtract exponent bias.
    if ( binExp == 0 ){
        if ( fractBits == 0L ){
            // not a denorm, just a 0!
            decExponent = 0;
            digits = zero;
            nDigits = 1;
            return;
        }
        while ( (fractBits&fractHOB) == 0L ){
            fractBits <<= 1;
            binExp -= 1;
        }
        nSignificantBits = expShift + binExp +1; // recall binExp is  - shift count.
        binExp += 1;
    } else {
        fractBits |= fractHOB;
        nSignificantBits = expShift+1;
    }
    binExp -= expBias;
    // call the routine that actually does all the hard work.
    dtoa( binExp, fractBits, nSignificantBits );
}

在这个函数之后，它调用dtoa( binExp, fractBits, nSignificantBits );来处理一堆案例——这是来自OpenJDK6

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为了更清楚，举个例子：Java：

double test1 = 1.2593;
double test2 = 0.004963;
double test3 = 1.55558742563;
    
System.out.println(test1);
System.out.println(test2);
System.out.println(test3);

输出：

1.2593
0.004963
1.55558742563

C++：

std::cout << test1 << "n";
std::cout << test2 << "n";
std::cout << test3 << "n";

输出：

1.2593
0.004963
1.55559

Answer 1

我想您谈论的是如何打印最小数量的浮点数字，使您能够读取完全相同的浮点数字。这篇论文很好地介绍了这个棘手的问题。

http://grouper.ieee.org/groups/754/email/pdfq3pavhBfih.pdf

dtoa函数看起来像David Gay的作品，你可以在这里找到来源http://www.netlib.org/fp/dtoa.c（尽管这是C而非Java）。

盖伊还写了一篇关于他的方法的论文。我没有链接，但上面的文章中提到了它，所以你可能可以在谷歌上搜索它。

Answer 2

有没有办法"；漂亮的印刷品；C++中的浮点值到（假定的）正确的有效位数？

是的，你可以用C++20 std::format来做，例如：

double test1 = 1.2593;
double test2 = 0.004963;
double test3 = 1.55558742563;
std::cout << std::format("{}", test1) << "n";
std::cout << std::format("{}", test2) << "n";
std::cout << std::format("{}", test3) << "n";

打印

1.2593
0.004963
1.55558742563

默认格式将为您提供最短的十进制表示，并像Java中那样提供往返保证。

由于这是一个新功能，可能还没有得到一些标准库的支持，您可以使用std::format所基于的｛fmt｝库。｛fmt｝还提供了print函数，使其更容易、更高效（godbolt）：

fmt::print("{}", 1.2593);

免责声明：我是｛fmt｝和C++20 std::format的作者。

Answer 3

您可以使用ios_base:：precision技术，在该技术中您可以指定想要的位数

例如

#include <iostream>
using namespace std;
int main () {
double f = 3.14159;
cout.unsetf(ios::floatfield);            // floatfield not set
cout.precision(5);
cout << f << endl;
cout.precision(10);
cout << f << endl;
cout.setf(ios::fixed,ios::floatfield);   // floatfield set to fixed
cout << f << endl;
return 0;

带有输出的上述代码
3.1416
3.14159
3.1415900000

Answer 4

有一个名为numeric_limits:的实用程序

#include <limits>
    ...
    int num10 = std::numeric_limits<double>::digits10;
    int max_num10 = std::numeric_limits<double>::max_digits10;

请注意，IEEE数字并不是用十进制数字精确表示的。这些是二进制量。更准确的数字是二进制位数：

    int bits = std::numeric_limits<double>::digits;

要漂亮地打印所有有效数字，请使用setprecision和以下内容：

out.setprecision(std::numeric_limits<double>::digits10);