%g printf 说明符究竟是什么意思？

Question

%g 说明符的行为方式似乎与大多数来源记录的行为方式不同。

根据我发现的大多数来源，在使用 printf 说明符的多种语言中，%g 说明符应该等同于 %f 或 %e - 以提供的输出较短的为准价值。例如，在撰写此问题时，cplusplus.com says 表示 g 说明符的含义是：

使用最短的表示：%e 或 %f

PHP manual says 的意思是：

g - %e 和 %f 的较短者。

而 here's a Stack Overflow answer 声称

%g 使用最短的表示。

而a Quora answer 声称：

%g 打印这两种表示中最短的数字

但这种行为并不是我在现实中看到的。如果我编译并运行这个程序（作为 C 或 C++ - 这是一个在两者中具有相同行为的有效程序）：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    double x = 123456.0;
    printf("%e\n", x);
    printf("%f\n", x);
    printf("%g\n", x);
    printf("\n");

    double y = 1234567.0;
    printf("%e\n", y);
    printf("%f\n", y);
    printf("%g\n", y);
    return 0;
}

...然后我看到这个输出：

1.234560e+05
123456.000000
123456

1.234567e+06
1234567.000000
1.23457e+06

显然，%g 输出与上述x 或y 的%e 或%f 输出不完全匹配。更重要的是，%g 看起来也没有最小化输出长度；如果y 像x 一样没有以科学记数法打印，那么y 的格式可以更简洁。

我上面引用的所有消息来源都是在骗我吗？

我在支持这些格式说明符的其他语言中看到了相同或相似的行为，这可能是因为它们在底层调用了 printf 系列 C 函数。例如，我在 Python 中看到了这个输出：

>>> print('%g' % 123456.0)
123456
>>> print('%g' % 1234567.0)
1.23457e+06

在 PHP 中：

php > printf('%g', 123456.0);
123456
php > printf('%g', 1234567.0);
1.23457e+6

在 Ruby 中：

irb(main):024:0* printf("%g\n", 123456.0)
123456
=> nil
irb(main):025:0> printf("%g\n", 1234567.0)
1.23457e+06
=> nil

控制这个输出的逻辑是什么？

Answer 1

这是 C11 标准中g/G 说明符的完整描述：

表示浮点数的 double 参数是 转换为 f 或 e 样式（或在 G 的情况下以 F 或 E 样式转换 转换说明符），取决于转换的值和 精确。如果非零则令 P 等于精度，如果精度为 6 省略，如果精度为零，则为 1。然后，如果转换与 样式 E 的指数为 X:

     如果 P > X ≥ -4，则转换为 具有样式 f（或 F）和精度 P - (X + 1)。
否则， 转换使用样式e（或E）和精度P - 1.

最后，除非 使用 # 标志，从小数部分中删除任何尾随零 结果的一部分和小数点字符被删除，如果 没有剩余的小数部分。

双重参数 表示无穷大或 NaN 以 f 或 F 的样式转换 转换说明符。

这种行为有点类似于简单地使用%f 和%e 中的最短表示，但不是等效的。有两个重要的区别：

• 使用%g 时，尾随零（可能还有小数点）会被去除，这可能导致%g 说明符的输出与%f 或%g 的输出不完全匹配%e 会产生的。
• 关于是使用%f-style 还是%e-style 格式的决定完全基于%e-style 表示法中所需的指数大小，不 直接取决于哪个表示会更短。在多种情况下，此规则会导致 %g 选择更长的表示形式，例如问题中显示的%g 使用科学记数法，即使这会使输出的 4 个字符长于所需的长度。

如果 C 标准的措辞难以解析，Python documentation 会提供相同行为的另一种描述：

一般格式。对于给定的精度p >= 1， 这会将数字四舍五入为p 有效数字和 然后将结果格式化为定点格式 或以科学计数法，取决于其大小。

确切的规则如下：假设 结果格式化为演示类型'e' 和 精度p-1 将具有指数exp。然后 如果-4 <= exp < p，数字被格式化 具有演示类型'f' 和精度 p-1-exp。否则，数字被格式化 具有演示类型'e' 和精度p-1。 在这两种情况下，都会删除无关紧要的尾随零 从有效位开始，小数点也是 如果后面没有剩余数字，则删除。

正负无穷，正负无穷 零和 nans 的格式分别为 inf、-inf、 0、-0 和 nan，无论 精度。

0 的精度被视为等同于 1 的精度。默认精度为6。

互联网上许多声称%g 只是从%e 和%f 中挑选最短的消息来源是完全错误的。

Answer 2

我最喜欢的双打格式是“%.15g”。它似乎在每种情况下都做正确的事。我很确定 15 也是双精度的最大可靠十进制精度。