將浮點數轉換為char []而不分配內存

Question

您知道如何在不分配任何內存的情況下將float轉換為chars緩沖區嗎？

=>我只是想重新做與float.ToString（）一樣的事情； 所以我可以將結果放入緩沖區，而不是分配字符串

我寫了一個函數，但是它不能很好地處理“四舍五入”：

• 39.71變成“ 39.709996”
• 39.71001變為“ 39.710004”

這是因為39.71作為浮點數是對內存中存儲的值39.709996的舍入。 通過對函數進行四舍五入，我可以輕松得出如下結果：

• 39.71變為“ 39.71”
• 39.71001變為“ 39.71”

這也不是什么float.ToString() ，因為我想保持與float.ToString()完全相同的算法，該算法設法編寫“ 39.71”和“ 39.71001”

您知道這個float.ToString()如何工作嗎？

我的目標很精確：我想在一個很大的字符串中附加大量的float（與其他類型混合），並在最后只分配一次此字符串，以避免過多的垃圾回收。 因此，我確實需要將float轉換為char數組（無論確切的類型格式，只有不可變的字符串）

Answer 1

您可以致電C stdlib sprintf()和朋友來解決大多數格式和數據問題。 有關示例，請參見https://stackoverflow.com/a/2479210/3150802 。 通過評估sprintf()的返回值來跟蹤打印位置（即char數組的索引sprintf()將很重要。

跨越管理/非管理邊界會不可避免地帶來一些性能損失。 一種可能的緩解策略是減少此類交叉的次數，例如，通過編寫一個C包裝函數，該函數可以接收大量的float並使用s*printf()一次性將其全部寫入。

如果數據浮點數和地址在兩個方面都是位相同的，那么對於數據封送（即CLI和本機表示形式之間的來回轉換）的潛在損失可能不會像浮點數和地址這樣的POD產生問題。

Answer 2

從您的評論看來，您希望能夠將許多浮點數（和其他值類型）格式化為非常大的字符數組，而不必進行大量的內存分配。

不可能避免所有內存分配，但是可以使用StringBuilder.AppendFormat()和StringBuilder.CopyTo()來最小化它們。

如果您對最終char數組的最大長度有所了解，則可以初始化一個StringBuilder ，其容量足以容納它。 這可能會減少內存分配的數量，但是如果您使緩沖區過大，則會浪費內存。

代碼如下所示：

int capacity = 8192; // If you have some idea of the final string length.
var sb = new StringBuilder(capacity);

for (float x = 0; x < 1000; x += 1.2345f)
    sb.AppendFormat(", {0}", x);

char[] array = new char[sb.Length];

sb.CopyTo(0, array, 0, sb.Length); // Now array[] contains the result.

請注意，這里的緩沖區分配的最小數量為兩個：一個為StringBuilder使用的內部緩沖區，另一個為char []數組。

但是，很有可能在幕后進行許多其他的小分配-但是由於GC的工作方式，它們不太可能進入任何第1代收藏中，因此不太可能導致性能下降。問題。

Answer 3

由於Marc Gravell提供的float.ToString（）源代碼，以下是我最終編寫的解決方案。

它經過了簡化，但目前看來效果很好（也許我錯過了一些特殊情況）。 我看到的唯一主要區別是，像5.34E-05這樣的很小的浮點數基本上將被寫為0.0000534（實際上，我更喜歡這樣）

有關信息，請參見我的完整StringFast類（Unity C＃代碼）： http ://pastebin.com/HqAw2pTG。 以及一些使用它的測試： http : //pastebin.com/brynBFyC

該測試運行1000次以下操作：4個追加（2個字符串，一個浮點數和一個int）和1個字符串替換。 我使用帶有+和Concat（）的字符串，使用StringBuilder以及我的StringFast類來運行測試。 當然，對於最后兩個，我不會每次都重新創建它們。

以下是結果以及內存分配和時間：

• 字符串（+）：302.7KB，1.75ms
• 字符串（.concat）：302.7KB，1.85ms
• StringBuilder：259.8KB，1.81ms
• StringFast：58.6KB，1.68ms

如果我用100個浮點數的串聯代替5個操作：

• 字符串（+）：36.8MB，116.19ms
• 字符串（.concat）：36.8MB，116.19ms
• StringBuilder：6.0MB，63.26ms
• StringFast：0.6MB，51.09ms

如您所見，StringBuilder並不是很好，特別是當字符串上只有幾個操作時。 StringFast類的分配僅由我做的最終ToString（）引起（以便能夠將字符串與其他函數一起使用）

這是將float轉換為char數組的代碼：

///<summary>Append a float without memory allocation.</summary>
public StringFast Append( float valueF )
{
    double value = valueF;
    m_isStringGenerated = false;
    ReallocateIFN( 32 ); // Check we have enough buffer allocated to handle any float number

    // Handle the 0 case
    if( value == 0 )
    {
        m_buffer[ m_bufferPos++ ] = '0';
        return this;
    }

    // Handle the negative case
    if( value < 0 )
    {
        value = -value;
        m_buffer[ m_bufferPos++ ] = '-';
    }

    // Get the 7 meaningful digits as a long
    int nbDecimals = 0;
    while( value < 1000000 )
    {
        value *= 10;
        nbDecimals++;
    }
    long valueLong = (long)System.Math.Round( value );

    // Parse the number in reverse order
    int nbChars = 0;
    bool isLeadingZero = true;
    while( valueLong != 0 || nbDecimals >= 0 )
    {
        // We stop removing leading 0 when non-0 or decimal digit
        if( valueLong%10 != 0 || nbDecimals <= 0 )
            isLeadingZero = false;

        // Write the last digit (unless a leading zero)
        if( !isLeadingZero )
            m_buffer[ m_bufferPos + (nbChars++) ] = (char)('0' + valueLong%10);

        // Add the decimal point
        if( --nbDecimals == 0 && !isLeadingZero )
            m_buffer[ m_bufferPos + (nbChars++) ] = '.';

        valueLong /= 10;
    }
    m_bufferPos += nbChars;

    // Reverse the result
    for( int i=nbChars/2-1; i>=0; i-- )
    {
        char c = m_buffer[ m_bufferPos-i-1 ];
        m_buffer[ m_bufferPos-i-1 ] = m_buffer[ m_bufferPos-nbChars+i ];
        m_buffer[ m_bufferPos-nbChars+i ] = c;
    }

    return this;
}