从 C 中的浮点数转换整数的不一致舍入

Question

我一整天都在为这个小问题焦头烂额，事实证明我很难解决这个问题，而且我相当确定在表面之下发生了一些我不知道的事情。非常欢迎任何反馈或帮助。

我有一个函数，它接受一个浮点值和 returns 一串 ASCII 字符，用于输出到 LCD 屏幕上。因此函数是：

char returnString(float x, bool isTriggTemp)
{
    char numberString[3];
    char bufferString[2];
    char bufferStringDec[7];

    int integerVal = (int)x;

    if(isTriggTemp == false)
    {
        int decimalVal = (x-integerVal)*10000;
        sprintf(numberString, "%s.%s", itoa(bufferString,integerVal,10),
             itoa(bufferStringDec,decimalVal,10));
    }
    else
    {
        int decimalVal = (x-integerVal)*1000; 

        sprintf(numberString, "%s.%s", itoa(bufferString,integerVal,10),
             itoa(bufferStringDec,decimalVal,10));
    }

    return numberString;
}

If 语句和 bool 的原因是有两个浮点数可以传递给函数。一个有 1 位小数，一个最多有 5 位小数。我不会对小数点后 5 位的数字大惊小怪，因为我稍后将在程序中比较这两个浮点数，相关的小数位似乎大致一致。

我的查询源于这一行：

 int decimalVal = (x-integerVal)*10;

当这样使用时，根据上述逻辑，我希望必须使用这种方式，无论 X 值如何，输出的字符串都显示为 "X.0"。

增加到 100：

 int decimalVal = (x-integerVal)*100;

仅给出偶数的正确值。（当浮点数为 X.2 时，X.2 很好），但对于奇数，我似乎得到了一个四舍五入的版本（X.3 浮点数打印 X.2、X.5 -> X.4）等

当我将它增加到 1000 时，我开始看到问题的开始：

int decimalVal = (x-integerVal)*1000;

对于偶数值，例如 X.4，我打印 X.40。对于奇数，我得到的值比原来的浮点数少 0.01。例如。 X.5 -> X.49.

显然这里有些不对劲，不精确的小数点被截掉了。 A）我该如何解决这个问题？和 B) 根据算术，我猜应该使用 *10，但 *100 是 10 的阶数，它使我最接近正确的输出。

非常感谢任何帮助。

Answer 1

您可以使用 %f 为 floating-point 数字编写您想要的精度。甚至动态地进行精度级别：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

// Use malloc (drawback: need to track return and deallocate to prevent memory leak.)
char * returnString( float x, int isTriggTemp )
{
    char * buffer = malloc( 128 );
    if( buffer )
        sprintf( buffer, "%0.*f", isTriggTemp ? 4 : 5, x );
    return buffer;
}

// Use static buffer (drawback: non-reentrant)
char * returnStringStatic( float x, int isTriggTemp )
{
    static char buffer[128];
    sprintf( buffer, "%0.*f", isTriggTemp ? 4 : 5, x );
    return buffer;
}

// Use given buffer (drawback: caller needs to be aware of buffer size needs and additional parameters are involved)
char * returnStringGivenBuffer( char * buffer, float x, int isTriggTemp )
{
    sprintf( buffer, "%0.*f", isTriggTemp ? 4 : 5, x );
    return buffer;
}

int main( int argc, char ** argv )
{
    float val = 3.14159;
    int highprecision = 0;

    printf( "Using sprintf\n" );
    printf( "%0.1f\n", val );
    printf( "%0.5f\n", val );
    printf( "%0.*f\n", ( highprecision ? 5 : 1 ), val );
    highprecision = 1;
    printf( "%0.*f\n", ( highprecision ? 5 : 1 ), val );

    printf( "\nUsing sprintf\n" );
    char buffer[128];
    sprintf( buffer, "%0.1f", val );
    printf( "%s\n", buffer );
    sprintf( buffer, "%0.5f", val );
    printf( "%s\n", buffer );
    sprintf( buffer, "%0.*f", ( highprecision ? 5 : 1 ), val );
    printf( "%s\n", buffer );
    highprecision = 1;
    sprintf( buffer, "%0.*f", ( highprecision ? 5 : 1 ), val );
    printf( "%s\n", buffer );

    printf( "\nUsing dynamic allocation\n" );
    char * fval = returnString( val, 0 );
    printf( "%s\n", fval ? fval : "" );
    if( fval ) free( fval );
    fval = returnString( val, 1 );
    printf( "%s\n", fval ? fval : "" );
    if( fval ) free( fval );

    printf( "\nUsing static buffer\n" );
    char * ptr = returnStringStatic( val, 0 );
    printf( "%s\n", ptr );
    ptr = returnStringStatic( val, 1 );
    printf( "%s\n", ptr );

    printf( "\nUsing given buffer\n" );
    ptr = returnStringGivenBuffer( buffer, val, 0 );
    printf( "%s\n", ptr );
    ptr = returnStringGivenBuffer( buffer, val, 1 );
    printf( "%s\n", ptr );

    return 0;
}

结果：

Using sprintf
3.1
3.14159
3.1
3.14159

Using sprintf
3.1
3.14159
3.14159
3.14159

Using dynamic allocation
3.14159
3.1416

Using static buffer
3.14159
3.1416

Using given buffer
3.14159
3.1416

Answer 2

先生Houpis 答案是最好的追求，但为了您的启迪，您可能需要将计算作为浮点数：

int decimalVal = (x - (float) integerVal) * 10000.0;

此外，您对 returnString 的声明应该是 char* 而不是 char。

Answer 3

OP 打印分数的方法在各种情况下都失败了

分数接近1.0。 returnString(0.999999, isTriggTemp)
x 值大于 INT_MAX.
负数。

一种更可靠的方法，先缩放然后分解成 integer/fraction 个部分。

char *returnString(float x, bool isTriggTemp) {
   float scale = 10000;
   x = roundf(x * scale);
   float ipart = x/scale;
   float dpart = fmodf(fabsf(x), scale);
   itoa(bufferString,ipart,10);
   itoa(bufferStringDec,dpart,10);  // May need to add leading zeros
   ...

[编辑]

添加前导零的简单方法：

   static char bufferString[20+7];
   char bufferStringDec[7];

   itoa(bufferStringDec,dpart + scale,10);
   bufferStringDec[0] = '.';  // Overwrite leading `1`.
   return strcat(bufferStringDec, bufferStringDec);

当然代码可以使用

void returnString(char *numberString, size_t size, float x, bool isTriggTemp) {
  snprintf(numberString, sizeof numberString, "%.*f", isTriggTemp ? 3 : 4, x);
}

确保缓冲区 static 或函数完成后可用。

检查 return 类型。

Answer 4

你确定这段代码不会崩溃吗？您的缓冲区太小了，我认为您的缓冲区可能溢出了。无论如何，偶数起作用而赔率不起作用的原因可能是因为当您执行诸如 int decimalVal = (x-integerVal)*10000; 之类的操作时。事情变得四舍五入。例如， int x = (int)((2.29 - 2)*10) 会给你 2，而不是 3。在这个例子中，解决方法是在乘以 10 之前添加 .05。我相信你可以计算出一般规则。

从 C 中的浮点数转换整数的不一致舍入

Inconsistent rounding of cast integers from floats in C

c

floating-point

precision

casting