std::setprecision 设置有效数字的数量。如何使用 iomanip 设置精度？

Question

我一直觉得 iomanip 令人困惑且违反直觉。我需要帮助。

快速互联网搜索发现 (https://www.vedantu.com/maths/precision)“因此，我们将精度视为十进制数中小数点后有效数字的最大数量”（重点是我的）。这也符合我的理解。但是我写了一个测试程序并且：

stm << std::setprecision(3) << 5.12345678;
std::cout << "5.12345678: " << stm.str() << std::endl;
stm.str("");

stm << std::setprecision(3) << 25.12345678;
std::cout << "25.12345678: " << stm.str() << std::endl;
stm.str("");

stm << std::setprecision(3) << 5.1;
std::cout << "5.1: " << stm.str() << std::endl;
stm.str("");

输出：

5.12345678: 5.12
25.12345678: 25.1
5.1: 5.1

如果精度为 3，则输出应为：

5.12345678: 5.123
25.12345678: 25.123
5.1: 5.1

显然，C++ 标准对与浮点数相关的“精度”含义有不同的解释。

如果我这样做：

stm.setf(std::ios::fixed, std::ios::floatfield);

那么前两个值的格式正确，但最后一个输出为5.100。

如何在没有填充的情况下设置精度？

Answer 1

您可以尝试使用此解决方法：

decltype(std::setprecision(1)) setp(double number, int p) {
    int e = static_cast<int>(std::abs(number));
    e = e != 0? static_cast<int>(std::log10(e)) + 1 + p : p;
    while(number != 0.0 && static_cast<int>(number*=10) == 0 && e > 1) 
        e--; // for numbers like 0.001: those zeros are not treated as digits by setprecision.
    return std::setprecision(e);
}

然后：

auto v = 5.12345678;
stm << setp(v, 3) << v;

---

另一个更详细和优雅的解决方案是创建一个这样的结构：

struct __setp {
    double number;
    bool fixed = false;
    int prec;
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const __setp& obj)
{
    if(obj.fixed)
        os << std::fixed;
    else os << std::defaultfloat;
    os.precision(obj.prec);
    os << obj.number; // comment this if you do not want to print immediately the number
    return os;
}

__setp setp(double number, int p) {
     __setp setter;
     setter.number = number;
     
    int e = static_cast<int>(std::abs(number));
    e = e != 0? static_cast<int>(std::log10(e)) + 1 + p : p;
    while(number != 0.0 && static_cast<int>(number*=10) == 0)
        e--; // for numbers like 0.001: those zeros are not treated as digits by setprecision.

    if(e <= 0) {
        setter.fixed = true;
        setter.prec = 1;
    } else
        setter.prec = e;
    return setter;
}

像这样使用它：

auto v = 5.12345678;
stm << setp(v, 3);

Answer 2

我不认为你可以做得很好。有两种候选格式：defaultfloat 和 fixed。对于前者，“精度”是最大位数，其中小数点分隔符的两边都计数。对于后者，“精度”是小数分隔符之后的确切位数。

所以我认为你的解决方案是使用fixed 格式，然后手动清除尾随零：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>

void print(const double number)
{
    std::ostringstream stream;
    stream << std::fixed << std::setprecision(3) << number;
    auto string=stream.str();
    while(string.back()=='0')
        string.pop_back();
    if(string.back()=='.') // in case number is integral; beware of localization issues
        string.pop_back();
    std::cout << string << "\n";
}

int main()
{
    print(5.12345678);
    print(25.12345678);
    print(5.1);
}

Answer 3

除了保留尾随零之外，固定格式几乎可以提供您想要的内容。没有内置方法可以避免这种情况，但您可以轻松地手动删除这些零。例如，在 C++20 中，您可以使用 std::format 执行以下操作：

std::string format_fixed(double d) {
  auto s = fmt::format("{:.3f}", d);
  auto end = s.find_last_not_of('0');
  return end != std::string::npos ? std::string(s.c_str(), end + 1) : s;
}

std::cout << "5.12345678: " << format_fixed(5.12345678) << "\n";
std::cout << "25.12345678: " << format_fixed(25.12345678) << "\n";
std::cout << "5.1: " << format_fixed(5.1) << "\n";

输出：

5.12345678: 5.123
25.12345678: 25.123
5.1: 5.1

the {fmt} library、std::format 的相同示例基于：godbolt。

免责声明：我是 {fmt} 和 C++20 std::format 的作者。