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浮點性(float)轉化為字符串類型 自定義實現和深入探討C++內部實現方法
寫這個函數目的不是為了和C/C++庫中的函數在性能和安全性上一比高低，隻是為了給那些喜歡探討函數內部實現的網友，提供一種從浮點性到字符串轉換的一種途徑。
浮點數是有精度限製的，所以即使我們在使用C/C++中的sprintf或者cout << f時，默認都會有6位的精度
限製，當然這個精度限製是可以修改的。比方在C++中，我們可以cout.precision(10),不過這樣設置的整個
輸出字符長度為10，而不是特定的小數點後10位，這裏我們需要一個指定小數後幾位的參數。
1：判斷傳遞浮點數（比方f）的正負關係，負數取正，並記錄標誌。
2：浮點數*pow(10,6)得到轉化後的數，對這個數取整比方是i。
3：對i進行數字到字符的轉換，一般我們用輾轉除10得到
4：對得到的字符串進行調整，添加小數".",負號"="等操作
5：得到最終的轉換後的字符串
具體代碼實現如下
// 字符串的指定位置插入字符
void URInserstr(char *str, int iiNum,char ch)
{
// 查找字符結束符號
while((*str++) != '/0');
*str = '/0';
while( iiNum >=0 )
{
*str = *(str-1);
--str;
--iiNum;
}
*str = ch;
}
//==============================End Uftoa========================================= */
void URInserstr(char *str, int iiNum,char ch)
{
// 查找字符結束符號
while((*str++) != '/0');
*str = '/0';
while( iiNum >=0 )
{
*str = *(str-1);
--str;
--iiNum;
}
*str = ch;
}
// 模擬函數ftoa
//==============================Start Uftoa=========================================
/*
// 函數名：Uftoa
// 輸入參數：待轉換數字，存放字符串，字符串大小,浮點小數後邊位數
// 輸出參數：存放字符串頭指針
// 描述：將浮點性數據轉換為字符串
// 輸入值 返回值
// 分析：先將float轉換為整型。我們非常容易把整型轉換為char，之後我們在char數組中
添加小數'.'即可。double類型也是使用相同方法
*/
char* Uftoa(float fNum, char str[],int size_t,int size_t2=6)
{
// 定義變量
int iSize = 0;
char *p = str;
bool bState(false);
// 當前傳遞數字為負數
if(fNum < 0)
{
bState = true;
str[iSize] = '-';
fNum = abs(fNum);
++iSize;
}
int iNum = static_cast(fNum*pow(10,size_t2));
// 字符溢出，和輾轉相除不為0
while(iSize < size_t && iNum != 0 )
{
int iTemp = iNum%10;
str[iSize++] = iTemp+'0';
iNum = iNum/10;
}
str[iSize] = '/0';
// 如果為負數，得到的字符串需要逆轉
if(bState)
{
p++;
Urevstr(p);
--p;
}
else
{
Urevstr(p);
}
// 加上小數字點
URInserstr(p,size_t2,'.'); // 這個函數就是在指定位置
// 返回指針
return p;
}
//==============================End Uftoa=========================================
*/
以上實現方式，並不完美。性能並無大礙，但是會存在安全性問題，當float數值比較大時，這個數字再*pow(10,6)
會產生溢出，如果float數值比較大，可以對整數部分和小數部分分別轉化，然後再合成。
為了和C++庫中的浮點型到字符串型轉化進行性能對比，分別察看了一下windows和linux平台下，C++庫最這兩種轉換
的實現方法
1：windows平台（windows2003+vs2003），通過源代碼跟隨cout<<f,通過層層代碼（把float轉為double類型），
最後在do_put函數中進行實際轉換，do_put代碼如下
經過層層驗證,我們發現最後調用的sprintf完成從float類型到string類型轉換,很出乎意外吧!
// 這個函數在xlocnum內實現946行處
_VIRTUAL _OutIt do_put(_OutIt _Dest,
ios_base& _Iosbase, _Elem _Fill, double _Val) const
{ // put formatted double to _Dest
char _Buf[_MAX_EXP_DIG + _MAX_SIG_DIG + 64], _Fmt[8];
streamsize _Precision = _Iosbase.precision() <= 0
&& !(_Iosbase.flags() & ios_base::fixed)
? 6 : _Iosbase.precision(); // desired precision // 精度設置
int _Significance = _MAX_SIG_DIG < _Precision
? _MAX_SIG_DIG : (int)_Precision; // actual sprintf precision
_Precision -= _Significance;
size_t _Beforepoint = 0; // zeros to add before decimal point
size_t _Afterpoint = 0; // zeros to add after decimal point
if ((_Iosbase.flags() & ios_base::floatfield) == ios_base::fixed)
{ // scale silly fixed-point value
bool _Signed = _Val < 0;
if (_Signed)
_Val = -_Val;
for (; 1e35 <= _Val && _Beforepoint < 5000; _Beforepoint += 10)
_Val /= 1e10; // drop 10 zeros before decimal point // 小數點前的數/10
if (0 < _Val)
for (; 10 <= _Precision && _Val <= 1e-35
&& _Afterpoint < 5000; _Afterpoint += 10)
{ // drop 10 zeros after decimal point
_Val *= 1e10;
_Precision -= 10;
}
if (_Signed)
_Val = -_Val;
}
return (_Fput(_Dest, _Iosbase, _Fill, _Buf,
_Beforepoint, _Afterpoint, _Precision,
::sprintf(_Buf, _Ffmt(_Fmt, 0, _Iosbase.flags()),
_Significance, _Val))); // convert and put
}
再看linux環境下(rhel4+g++3.4),g++一般本認為是高效執行c++代碼,不知道在轉化過程中是否有更高效的辦法
我們也是從cout<<f開始,和windows平台一樣,首先也會把float類型轉為double類型,查找文件順序如下
iostring->ostring->ostream.tcc->localefwd.h->locale_facets.h->locale->facets.tcc->
i386-redhat-linux/bits/c++locale.h
Ok,經過層層剝繭式的搜索我們終於找到最關鍵的實現函數,代碼如下.
// Convert numeric value of type _Tv to string and return length of
// string. If snprintf is available use it, otherwise fall back to
// the unsafe sprintf which, in general, can be dangerous and should
// be avoided.
template
int
__convert_from_v(char* __out, const int __size, const char* __fmt,
#if __GLIBC__ > 2 || (__GLIBC__ == 2 && __GLIBC_MINOR__ > 2)
_Tv __v, const __c_locale& __cloc, int __prec)
{
__c_locale __old = __gnu_cxx::__uselocale(__cloc);
#else
_Tv __v, const __c_locale&, int __prec)
{
char* __old = std::setlocale(LC_ALL, NULL);
char* __sav = new char[std::strlen(__old) + 1];
std::strcpy(__sav, __old);
std::setlocale(LC_ALL, "C");
#endif
#ifdef _GLIBCXX_USE_C99
const int __ret = std::snprintf(__out, __size, __fmt, __prec, __v);
#else
const int __ret = std::sprintf(__out, __fmt, __prec, __v);
#endif
#if __GLIBC__ > 2 || (__GLIBC__ == 2 && __GLIBC_MINOR__ > 2)
__gnu_cxx::__uselocale(__old);
#else
std::setlocale(LC_ALL, __sav);
delete [] __sav;
#endif
return __ret;
}
}
在源碼麵前沒有什麼神秘的,我們一眼就看出來也是使用的sprintf函數實現的轉換,上麵層層驗證,
隻是為了保證轉換的類型安全和安全性,這裏就不一一解釋了,說實在的我看STL源碼也一樣頭暈.
我記得從前,很多地方說過盡量少用sprintf,不安全.並且影響性能.經過上麵我們剝繭般的檢查
發現無論是windows還是linux下最終還是調用的sprintf或者snprintf,我覺這是最好說明sprintf
不會產生性能問題的例子.
現在我們剛開始進入了解C++如何實現浮點性到字符傳類型的轉換.
最後更新：2017-04-02 00:06:30