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fast_float编号解析库：比strtod快4倍

FAST_FLOAT库为float和double类型以及整数类型的C ++功能提供了快速的仅标头实现。这些函数将代表小数值（例如1.3e10 ）的ASCII字符串转换为二进制类型。我们提供精确的舍入（包括圆形到偶数）。根据我们的经验，这些fast_float功能比现有C ++标准库中的可比数字功能快多次。

具体而言， fast_float提供以下两个功能，以用C ++ 17类语法解析浮点数（库本身仅需要C ++ 11）：

from_chars_result from_chars ( char const *first, char const *last, float &value, ...);
from_chars_result from_chars ( char const *first, char const *last, double &value, ...);

您还可以解析整数类型：

from_chars_result from_chars ( char const *first, char const *last, int &value, ...);
from_chars_result from_chars ( char const *first, char const *last, unsigned &value, ...);

返回类型（ from_chars_result ）定义为结构：

 struct from_chars_result {
  char const *ptr;
  std::errc ec;
};

它将字符序列[first, last)解析为一个数字。它解析了浮点数，期望与C ++ 17相当的语言独立格式从_CHARS函数。所得的浮点值是最接近的浮点值（使用float或double ），使用“圆形到达”的惯例，以否则将在两个值之间落在两个值之间。也就是说，我们根据IEEE标准提供精确解析。

鉴于成功的解析，返回值中的指针（ ptr ）设置为在解析数字后立即点点，并将引用的value设置为解析值。如果发生错误，返回的ec包含一个代表性错误，否则存储默认值（ std::errc() ）值。

实现不会抛出，也不会分配内存（例如，使用new或malloc ）。

它将解析无穷大和NAN值。

例子：

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " 3.1416 xyz " ;
  double result;
  auto answer = fast_float::from_chars (input. data (), input. data () + input. size (), result);
  if (answer. ec != std::errc ()) { std::cerr << " parsing failure n " ; return EXIT_FAILURE; }
  std::cout << " parsed the number " << result << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

您可以解析划界数字：

  std::string input = " 234532.3426362,7869234.9823,324562.645 " ;
  double result;
  auto answer = fast_float::from_chars(input.data(), input.data() + input.size(), result);
  if (answer.ec != std::errc()) {
    // check error
  }
  // we have result == 234532.3426362.
  if (answer.ptr[ 0 ] != ' , ' ) {
    // unexpected delimiter
  }
  answer = fast_float::from_chars(answer.ptr + 1 , input.data() + input.size(), result);
  if (answer.ec != std::errc()) {
    // check error
  }
  // we have result == 7869234.9823.
  if (answer.ptr[ 0 ] != ' , ' ) {
    // unexpected delimiter
  }
  answer = fast_float::from_chars(answer.ptr + 1 , input.data() + input.size(), result);
  if (answer.ec != std::errc()) {
    // check error
  }
  // we have result == 324562.645.

像C ++ 17标准一样， fast_float::from_chars函数对fast_float::chars_format类型进行可选的最后一个参数。这是一个小点值：我们检查fmt & fast_float::chars_format::fixed and fmt & fast_float::chars_format::scientific是否分别确定我们是否允许固定点和科学符号。默认值为fast_float::chars_format::general允许fixed和scientific 。

图书馆试图遵循C ++ 17（请参阅28.2.3。（6.1））规范。

from_chars函数不会跳过领先的白空间字符（除非fast_float::chars_format::chars_format设置为设置）。
禁止使用领先+标志（除非设置fast_float::chars_format::skip_white_space ）。
通常不可能将十进制值完全表示为二进制浮点数（ float和double类型）。我们寻求最近的价值。当我们介于两个二进制浮点数之间时，我们到达了一个均匀的Mantissa。

此外，我们有以下限制：

我们支持float和double ，但不long double 。我们还支持固定宽度的浮点类型，例如std::float32_t和std::float64_t 。
我们只支持小数格式：我们不支持十六进制的字符串。
对于非常大的或很小的值（例如， 1e9999 ），我们使用无穷大或无限值表示它，并且返回的ec设置为std::errc::result_out_of_range 。

我们支持Visual Studio，MacOS，Linux，FreeBSD。我们支持大和小的恩迪安。我们支持32位和64位系统。

我们假设舍入模式设置为最近（ std::fegetround() == FE_TONEAREST ）。

整数类型

您还可以使用不同的基础（例如2、10、16）解析整数类型。以下代码将三次打印数字22250738585072012：

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  uint64_t i;
  std::string str = " 22250738585072012 " ;
  auto answer = fast_float::from_chars (str. data (), str. data () + str. size (), i);
  if (answer. ec != std::errc ()) {
    std::cerr << " parsing failure n " ;
    return EXIT_FAILURE;
  }
  std::cout << " parsed the number " << i << std::endl;

  std::string binstr = " 1001111000011001110110111001001010110100111000110001100 " ;

  answer = fast_float::from_chars (binstr. data (), binstr. data () + binstr. size (), i, 2 );
  if (answer. ec != std::errc ()) {
    std::cerr << " parsing failure n " ;
    return EXIT_FAILURE;
  }
  std::cout << " parsed the number " << i << std::endl;

  std::string hexstr = " 4f0cedc95a718c " ;

  answer = fast_float::from_chars (hexstr. data (), hexstr. data () + hexstr. size (), i, 16 );
  if (answer. ec != std::errc ()) {
    std::cerr << " parsing failure n " ;
    return EXIT_FAILURE;
  }
  std::cout << " parsed the number " << i << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

结果_out_of_range的行为

解析浮点值时，数字有时可能太小（例如， 1e-1000 ）或太大（例如， 1e1000 ）。 C语言确定了这些小值超出范围的先例。在这种情况下，通常将小值分析为零，而无限大。这就是C语言的行为（例如， stdtod ）。那就是fast_float库的行为。

具体而言，我们遵循乔纳森·沃克利（Jonathan Wakely）对标准的解释：

在任何情况下，最终值是最多两个浮点值之一，最接近与模式匹配的字符串值。

这也是Microsoft C ++库采用的方法。

因此，我们有以下示例：

  double result = - 1 ;
  std::string str = " 3e-1000 " ;
  auto r = fast_float::from_chars(str.data(), str.data() + str.size(), result);
  // r.ec == std::errc::result_out_of_range
  // r.ptr == str.data() + 7
  // result == 0

  double result = - 1 ;
  std::string str = " 3e1000 " ;
  auto r = fast_float::from_chars(str.data(), str.data() + str.size(), result);
  // r.ec == std::errc::result_out_of_range
  // r.ptr == str.data() + 6
  // result == std::numeric_limits<double>::infinity()

希望将值未修改的用户给定的std::errc::result_out_of_range可以通过添加两行代码来做到这一点：

  double old_result = result; // make copy
  auto r = fast_float::from_chars(start, end, result);
  if (r.ec == std::errc::result_out_of_range) { result = old_result; }

C ++ 20：编译时间评估（ConstexPR）

在C ++ 20中，您可以在compile-time时使用fast_float::from_chars将字符串用于分析字符串，如以下示例：

 // consteval forces compile-time evaluation of the function in C++20.
consteval double parse (std::string_view input) {
  double result;
  auto answer = fast_float::from_chars (input. data (), input. data () + input. size (), result);
  if (answer. ec != std::errc ()) { return - 1.0 ; }
  return result;
}

// This function should compile to a function which
// merely returns 3.1415.
constexpr double constexptest () {
  return parse ( " 3.1415 input " );
}

C ++ 23：固定宽度浮点类型

该库还支持固定宽度的浮点类型，例如std::float32_t和std::float64_t 。例如，您可以写：

std:: float32_t result;
auto answer = fast_float::from_chars(f.data(), f.data() + f.size(), result);

非ASCII输入

我们还支持UTF-16和UTF-32输入，以及ASCII/UTF-8，如以下示例：

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::u16string input = u" 3.1416 xyz " ;
  double result;
  auto answer = fast_float::from_chars (input. data (), input. data () + input. size (), result);
  if (answer. ec != std::errc ()) { std::cerr << " parsing failure n " ; return EXIT_FAILURE; }
  std::cout << " parsed the number " << result << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

高级选项：使用逗号作为小数分离器，JSON和FORTRAN

C ++标准规定， from_chars必须与区域无关。特别是，十进制分离器必须是（ . ）。但是，一些用户仍然希望以环境依赖性方式使用fast_float库。使用称为from_chars_advanced的单独函数，我们允许用户通过包含自定义十进制分离器（例如逗号）的parse_options实例。您可以按照以下方式使用它。

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " 3,1416 xyz " ;
  double result;
  fast_float::parse_options options{fast_float::chars_format::general, ' , ' };
  auto answer = fast_float::from_chars_advanced (input. data (), input. data () + input. size (), result, options);
  if ((answer. ec != std::errc ()) || ((result != 3.1416 ))) { std::cerr << " parsing failure n " ; return EXIT_FAILURE; }
  std::cout << " parsed the number " << result << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

您也可以解析类似fortran的输入

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " 1d+4 " ;
  double result;
  fast_float::parse_options options{fast_float::chars_format::fortran};
  auto answer = fast_float::from_chars_advanced (input. data (), input. data () + input. size (), result, options);
  if ((answer. ec != std::errc ()) || ((result != 10000 ))) { std::cerr << " parsing failure n " ; return EXIT_FAILURE; }
  std::cout << " parsed the number " << result << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

您也可以执行JSON格式（RFC 8259）

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " +.1 " ; // not valid
  double result;
  fast_float::parse_options options{fast_float::chars_format::json};
  auto answer = fast_float::from_chars_advanced (input. data (), input. data () + input. size (), result, options);
  if (answer. ec == std::errc ()) { std::cerr << " should have failed n " ; return EXIT_FAILURE; }
  return EXIT_SUCCESS;
}

默认情况下，JSON格式不允许inf ：

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " inf " ; // not valid in JSON
  double result;
  fast_float::parse_options options{fast_float::chars_format::json};
  auto answer = fast_float::from_chars_advanced (input. data (), input. data () + input. size (), result, options);
  if (answer. ec == std::errc ()) { std::cerr << " should have failed n " ; return EXIT_FAILURE; }
  return EXIT_SUCCESS;
}

您可以使用非标准json_or_infnan变体允许它：

# include " fast_float/fast_float.h "
# include < iostream >

int main () {
  std::string input = " inf " ; // not valid in JSON but we allow it with json_or_infnan
  double result;
  fast_float::parse_options options{fast_float::chars_format::json_or_infnan};
  auto answer = fast_float::from_chars_advanced (input. data (), input. data () + input. size (), result, options);
  if (answer. ec != std::errc () || (! std::isinf (result))) { std::cerr << " should have parsed infinity n " ; return EXIT_FAILURE; }
  return EXIT_SUCCESS;
}

用户和相关工作

fast_float库是：

GCC（截至版本12）：GCC中的from_chars功能依赖于fast_float，
Chromium，Google Chrome，Microsoft Edge和Opera背后的引擎，
Webkit，Safari（Apple的Web浏览器）背后的引擎，
鸭子
Redis和Valkey，
apache箭头将数字解析速度乘以两次或三次，
Google JSONNET，
Clickhouse。

FastFloat算法是LLVM标准库的一部分。 Adacore有一个派生的实现部分。

FAST_FLOAT库提供了类似于Fast_Double_Parser库的性能，但使用从头开始重新设计的更新算法，同时提供了与C ++程序员的期望更一致的API。 Fast_Double_Parser库是Microsoft LightGBM机器学习框架的一部分。

参考

丹尼尔·莱米尔（Daniel Lemire），每秒以千兆字节来解析，软件：练习和经验51（8），2021年。
Noble Mushtak，Daniel Lemire，无后备，软件：练习和经验53（7），2023年，快速分析。

其他编程语言

有一个称为rcppfastfloat的R绑定。
Fast_float库的生锈端口称为fast-float-rust 。
Fast_Float库的Java端口称为FastDoubleParser 。它用于杰克逊等重要系统。
Fast_float库的一个C＃端口称为csFastFloat 。

它有多快？

它可以在某些系统上以1 GB/s的速度解析随机浮点数。我们发现它通常是最佳竞争对手的两倍，并且比许多标准图书馆实现更快。

$ ./build/benchmarks/benchmark
# parsing random integers in the range [0,1)
volume = 2.09808 MB
netlib                                  :   271.18 MB/s (+/- 1.2 %)    12.93 Mfloat/s
doubleconversion                        :   225.35 MB/s (+/- 1.2 %)    10.74 Mfloat/s
strtod                                  :   190.94 MB/s (+/- 1.6 %)     9.10 Mfloat/s
abseil                                  :   430.45 MB/s (+/- 2.2 %)    20.52 Mfloat/s
fastfloat                               :  1042.38 MB/s (+/- 9.9 %)    49.68 Mfloat/s

有关我们的基准代码，请参见https://github.com/lemire/simple_fastfloat_benchmark。

视频

用作CMAKE依赖性

该库是按设计限制的。 CMAKE文件提供了fast_float目标，它仅是指向include目录的指针。

如果将fast_float存储库放在CMAKE项目中，则应该能够以这种方式使用它：

 add_subdirectory (fast_float)
target_link_libraries (myprogram PUBLIC fast_float)

或者，如果您有足够的CMAKE版本（至少3.11或更高），则可能需要自动检索依赖项：

FetchContent_Declare(
  fast_float
  GIT_REPOSITORY https://github.com/fastfloat/fast_float.git
  GIT_TAG tags/v6.1.6
  GIT_SHALLOW TRUE )

FetchContent_MakeAvailable(fast_float)
target_link_libraries (myprogram PUBLIC fast_float)

您应该更改GIT_TAG行，以便恢复要使用的版本。

您也可以使用CPM，这样：

CPMAddPackage(
  NAME fast_float
  GITHUB_REPOSITORY "fastfloat/fast_float"
  GIT_TAG v6.1.6)

用作单个标头

如果需要，可以使用脚本script/amalgamate.py来生成库的单个标头版本。只需从此存储库的根目录中运行脚本即可。如果需要，您可以根据命令行帮助中所述自定义许可类型和输出文件。

您可以直接下载自动生成的单头文件：

https://github.com/fastfloat/fast_float/releases/download/v7.0.0.0/fast_float.h

软件包

Fast_Float库是Conan软件包管理器的一部分。
它是Brew Package Manager的一部分。
诸如Fedora之类的Linux分发包括Fast_Float（例如， fast_float-devel ）。

信用

尽管这项工作的灵感来自许多不同的人，但这项工作尤其受益于与迈克尔·艾塞尔（Michael Eisel）的交流，迈克尔·艾塞尔（Michael Eisel）以他的主要见解激发了原始研究，以及提供了宝贵反馈的奈杰尔·陶（Nigel Tao）。 RémyOudompheng首先实施了我们在长位数的情况下使用的快速路径。

该库包括根据Google Wuffs（由Nigel Tao撰写）改编的代码，该代码最初是在Apache 2.0许可下发布的。

执照

^{根据Apache许可证，2.0版或MIT许可证或BOOST许可证获得许可。}
_{除非您另有明确说明，否则您在Apache-2.0许可证中定义的任何有意提交此存储库的任何捐款应为上述三重许可，而无需任何其他条款或条件。}

展开

fast_float

fast_float编号解析库：比strtod快4倍

整数类型

结果_out_of_range的行为

C ++ 20：编译时间评估（ConstexPR）

C ++ 23：固定宽度浮点类型

非ASCII输入

高级选项：使用逗号作为小数分离器，JSON和FORTRAN

您也可以解析类似fortran的输入

您也可以执行JSON格式（RFC 8259）

用户和相关工作

参考

其他编程语言

它有多快？

视频

用作CMAKE依赖性

用作单个标头

软件包

信用

执照

nspanel_pro_tools_apk

金叶Fast影视软件

FAST V5影视软件

FAST V4影视软件免费版

像棉花一样漂浮应用程序

Fast X Racing游戏

chat.petals.dev

GPT Prompt Templates

GPTyped

Google Dorks

shepherd

mongo express

Google Dorks

shepherd

mongo express