在不更改目标类型的情况下以最大精度序列化浮点数

Question

我需要反序列化原始二进制数据（BinaryFormatter），然后序列化为 JSON（用于编辑），然后再次将其序列化回二进制。 显然，我在花车上输了。当我从 原始二进制文件 序列化时，原始浮点值 0xF9FF4FC1（大端，大致 -12.9999933）被四舍五入为 0xF6FF4FC1（-12.99999） >（正确数据和中间数据在内存中是 1:1）到 JSON。我知道这不是什么大损失，而且我知道浮点数是有问题的，但由于以后可能出现不兼容问题，我希望尽可能保持精度。

之前有人用 JSON 解决过这个问题吗？如何强制它以最大精度写入浮点数？我尝试了将浮点数处理为十进制或双精度的内置选项，但不幸的是，输出没有区别，而且我无法更改目标值，因为当我进行二进制序列化时它们仍然需要写为浮点数，所以会有舍入无论在隐式转换期间。

我尝试往返的包含浮点数的特定类型是来自https://github.com/FNA-XNA/FNA/blob/master/src/Vector2.cs 的Vector2。

tl:dr 有一个浮点数，希望 JsonNET 将其尽可能精确地序列化为最终的 json 字符串。

附：我在这里阅读了大量的问题和其他地方的博客文章，但没有发现任何人试图解决相同的问题，大多数搜索结果都与浮动阅读问题有关（我稍后也需要解决）。

更新： 正如下面的@dbc 所指出的 - Jsont.NET 尊重“TypeConverter”属性，因此我必须制作自己的转换器来覆盖它。

Answer 1

Json.NET 将使用往返精度格式 "R" (source) 序列化 float 值。但是，您使用的类型https://github.com/FNA-XNA/FNA/blob/master/src/Vector2.cs 应用了TypeConverter：

    [Serializable]
    [TypeConverter(typeof(Vector2Converter))]
    [DebuggerDisplay("{DebugDisplayString,nq}")]
    public struct Vector2 : IEquatable<Vector2>
    {
        //...

如Newtonsoft docs 中所述，此类类型将使用转换器序列化为字符串：

原始类型

.Net：TypeConverter（可转换为字符串）
JSON：字符串

而且，检查https://github.com/FNA-XNA/FNA/blob/master/src/Design/Vector2Converter.cs 的代码，在around line 60around line 60 处，该转换器似乎不使用往返精度格式转换为字符串：

    return string.Join(
        culture.TextInfo.ListSeparator,
        new string[]
        {
            vec.X.ToString(culture),
            vec.Y.ToString(culture)
        }
    );

因此，内置的TypeConverter 本身就是您失去精度的地方。

为了避免这个问题，你可以

1. 为Vector2 创建一个custom JsonConverter，如下所示：

   public class Vector2Converter : JsonConverter
   {
       class Vector2DTO
       {
           public float X;
           public float Y;
       }
   
       public override bool CanConvert(Type objectType)
       {
           return objectType == typeof(Vector2) || objectType == typeof(Vector2?);
       }
   
       public override object ReadJson(JsonReader reader, Type objectType, object existingValue, JsonSerializer serializer)
       {
           // A JSON object is an unordered set of name/value pairs so the converter should handle
           // the X and Y properties in any order.
           var dto = serializer.Deserialize<Vector2DTO>(reader);
           if (dto == null)
               return null;
           return new Vector2(dto.X, dto.Y);
       }
   
       public override void WriteJson(JsonWriter writer, object value, JsonSerializer serializer)
       {
           var vec = (Vector2)value;
           serializer.Serialize(writer, new Vector2DTO { X = vec.X, Y = vec.Y });
       }
   }
   

   如果您将转换器添加到JsonSerializerSettings.Converters，它将取代TypeConverter。

   工作样本小提琴here。

   转换器将Vector2 序列化为具有X 和Y 属性的对象，但如果您愿意，也可以将其序列化为具有两个值的数组。我不建议将string 序列化为原语，因为Vector2 不对应于 JSON 原语。

2. 使用custom contract resolver 不会为应用了TypeConverter 的类型创建原始契约，例如Newtonsoft.JSON cannot convert model with TypeConverter attribute 的答案中显示的那个。

注意事项：

• 往返格式"R" 显然没有保留+0.0 和-0.0 之间的区别，因此Json.NET 也没有，请参阅https://dotnetfiddle.net/aereJ2 或https://dotnetfiddle.net/DwoGyX 进行演示。 Microsoft docs 没有提到在使用这种格式时是否应该保留零号。

  因此，这是一种往返float 可能导致二进制更改的情况。

  （感谢@chux 在comments 中提出此问题。）

• 顺便说一句，Json.NET 在编写double 时也使用"R"（如source for JsonConvert.ToString(double value, ...) 所示）：

  internal static string ToString(double value, FloatFormatHandling floatFormatHandling, char quoteChar, bool nullable)
  {
      return EnsureFloatFormat(value, EnsureDecimalPlace(value, value.ToString("R", CultureInfo.InvariantCulture)), floatFormatHandling, quoteChar, nullable);
  }
  

  仅适用于 double，此格式被记录为可能会丢失精度。来自The Round-trip ("R") Format Specifier：

  在某些情况下，如果使用 /platform:x64 或 /platform:anycpu 开关编译并在 64 位系统上运行，则使用“R”标准数字格式字符串格式化的 Double 值无法成功往返。

  因此，通过 Json.NET 往返 double 可能会导致小的二进制差异。但是，这并不严格适用于这里的问题，具体是关于float。