将全精度双精度输出到文本文件的最佳方法

Question

我需要使用现有的文本文件来存储一些非常精确的值。回读时，这些数字基本上需要与最初写入的数字完全相同。现在，普通人会使用二进制文件……出于多种原因，在这种情况下这是不可能的。

所以...你们中的任何人有没有一种将双精度编码为字符串的好方法（除了提高精度）。我的第一个想法是将双精度转换为 char[] 并写出字符。我不认为这会起作用，因为有些字符是不可见的，会发出声音，甚至终止字符串（'\0'...我在跟你说话！）

想法？

[编辑] - 一旦我确定哪个解决方案最适合我，我会将其中一个标记为“最佳”解决方案。

Answer 1

要在 C++ 中无损地打印一长串数字（在同一个架构中写入和读取），我使用这个（对于 doubles）：

#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<limits>
#include<cmath>

#include<sstream>
int main(){
std::ostringstream oss;

int prec = std::numeric_limits<double>::digits10+2; // generally 17

int exponent_digits = std::log10(std::numeric_limits<double>::max_exponent10)+1; // generally 3
int exponent_sign   = 1; // 1.e-123
int exponent_symbol = 1; // 'e' 'E'
int digits_sign = 1;
int digits_dot = 1; // 1.2

int division_extra_space = 1;
int width = prec + exponent_digits + digits_sign + exponent_sign + digits_dot + exponent_symbol + division_extra_space;

double original = -0.000013213213e-100/33215.;
oss << std::setprecision(prec) << std::setw(width) << original << std::setw(width) << original << std::setw(width) << original << '\n';
oss << std::setprecision(prec) << std::setw(width) << 1. << std::setw(width) << 2. << std::setw(width) << -3. << '\n';
}

打印

 -3.9780861056751466e-110 -3.9780861056751466e-110 -3.9780861056751466e-110
                        1                        2                       -3

总而言之，在我的情况下，它就像设置：

oss << std::precision(17) << std::setw(25) << original << ...;

在任何情况下，我都可以通过以下方式测试这是否有效：

    std::istringstream iss(oss.str());
    double test; iss >> test;
    assert(test == original);

Answer 2

如果你想保持格式严格的人类可读性，你可以这样写出双精度：

#include <iomanip>
#include <sstream>

std::string doubleToText(const double & d)
{
    std::stringstream ss;
    //ss << std::setprecision( std::numeric_limits<double>::digits10+2);
    ss << std::setprecision( std::numeric_limits<int>::max() );
    ss << d;
    return ss.str();
}

std::numeric_limits<int>::max() 将以可能的最大十进制精度输出。这将在不同的浮点实现中最精确地保留该值。使用std::numeric_limits<double>::digits10+2 将该行交换为注释行将提供足够的精度，以使双精度可以在编译代码的平台上精确恢复。这提供了更短的输出，并保留了 double 可以唯一表示的尽可能多的信息。

在读入字符串时，C++ 流运算符不保留非规范化数字或无穷大和非数字。但是，POSIX strtod 函数保留，并由标准定义.因此，通过标准库调用读取十进制数的最精确方法是这个函数：

#include <stdlib.h>

double textToDouble(const std::string & str)
{
    return strtod( str.c_str(), NULL );
}

Answer 3

一个两步过程：首先使用binary float/double serialization，然后应用base 64 encoding。结果不是人类可读的，但不会降低精度。

编辑：（感谢fuzzyTew 和dan04）

无损十进制和人类可读的表示可能是可能的，但需要更多的空间。

Answer 4

假设 IEEE 754 双倍，printf("%.17g\n", x) 将为您提供足够的数字来重新创建原始值。

Answer 5

抛开存储表示，像这样的东西呢。 -0、无穷大、NaN 等特殊值需要特殊 虽然处理。我也“忘了”实现负指数。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

const int SCALE = 1<<(52/2);

void put( double a ) {
  FILE* f = fopen( "dump.txt", "wb" );
  int sign = (a<0); if( sign ) a=-a;
  int exp2 = 0; while( a>1 ) a/=2, exp2++;
  a*=SCALE;
  int m1 = floor(a);
  a = (a-m1)*SCALE;
  int m2 = floor(a);
  fprintf(f, "%i %i %i %i\n", sign, exp2, m1, m2 );
  fclose(f);
}

double get( void ) {
  FILE* f = fopen( "dump.txt", "rb" );
  double a;
  int sign, exp2, m1, m2;
  fscanf( f, "%i %i %i %i\n", &sign, &exp2, &m1, &m2 );
  fclose(f);
  printf( "%i %i %i %i\n", sign, exp2, m1, m2 );
  a = m2; a /= SCALE;
  a+= m1; a /= SCALE;
  while( exp2>0 ) a*=2, exp2--;
  if( a<0 ) a=-a;
  return a;
}

int main( void ) {
  union {
    double a;
    unsigned b[2];
  };
  a = 3.1415926;
  printf( "%.20lf %08X %08X\n", a, b[0], b[1] );
  put( a );
  a = get();
  printf( "%.20lf %08X %08X\n", a, b[0], b[1] );
}

Answer 6

我确信printf（可能是%a？）有一个特殊的格式说明符，它允许打印浮点数的二进制表示，但我找不到它..
不过，你可以试试这个：

int main(int argc, char* argv[]){
    union fi {
        unsigned int i;
        float        f;
    } num;
    num.f = 1.23f;
    printf("%X\n", num.i);
    return 0;
}

Answer 7

你没有说为什么二进制是禁区。对于您的应用程序，将二进制转换为十六进制 ASCII 字符串是否可行？

Answer 8

您可以使用 base 64。这将允许您将确切的字节值存储在文本文件中。

我没用过，但我找到了这个 base 64 编码/解码library for C++。

Answer 9

试试这个：

double d = 0.2512958125912;
std::ostringstream s;
s << d;

然后将 s 写入文件。