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fast_float編號解析庫：比strtod快4倍

FAST_FLOAT庫為float和double類型以及整數類型的C ++功能提供了快速的僅標頭實現。這些函數將代表小數值（例如1.3e10 ）的ASCII字符串轉換為二進制類型。我們提供精確的捨入（包括圓形到偶數）。根據我們的經驗，這些fast_float功能比現有C ++標準庫中的可比數字功能快多次。

具體而言， fast_float提供以下兩個功能，以用C ++ 17類語法解析浮點數（庫本身僅需要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, ...);

您還可以解析整數類型：

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, ...);

返回類型（ from_chars_result ）定義為結構：

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

它將字符序列[first, last)解析為一個數字。它解析了浮點數，期望與C ++ 17相當的語言獨立格式從_CHARS函數。所得的浮點值是最接近的浮點值（使用float或double ），使用“圓形到達”的慣例，以否則將在兩個值之間落在兩個值之間。也就是說，我們根據IEEE標準提供精確解析。

鑑於成功的解析，返回值中的指針（ ptr ）設置為在解析數字後立即點點，並將引用的value設置為解析值。如果發生錯誤，返回的ec包含一個代表性錯誤，否則存儲默認值（ std::errc() ）值。

實現不會拋出，也不會分配內存（例如，使用new或malloc ）。

它將解析無窮大和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;
}

您可以解析劃界數字：

  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標準一樣， fast_float::from_chars函數對fast_float::chars_format類型進行可選的最後一個參數。這是一個小點值：我們檢查FMT fmt & fast_float::chars_format::fixed fmt & fast_float::chars_format::scientific是否分別確定我們是否允許固定點和科學符號。默認值為fast_float::chars_format::general允許fixed和scientific 。

圖書館試圖遵循C ++ 17（請參閱28.2.3。（6.1））規範。

from_chars函數不會跳過領先的白空間字符（除非fast_float::chars_format::chars_format設置為設置）。
禁止使用領先+標誌（除非設置fast_float::chars_format::skip_white_space ）。
通常不可能將十進制值完全表示為二進制浮點數（ float和double類型）。我們尋求最近的價值。當我們介於兩個二進制浮點數之間時，我們到達了一個均勻的Mantissa。

此外，我們有以下限制：

我們支持float和double ，但不long double 。我們還支持固定寬度的浮點類型，例如std::float32_t和std::float64_t 。
我們只支持小數格式：我們不支持十六進制的字符串。
對於非常大的或很小的值（例如， 1e9999 ），我們使用無窮大或無限值表示它，並且返回的ec設置為std::errc::result_out_of_range 。

我們支持Visual Studio，MacOS，Linux，FreeBSD。我們支持大和小的恩迪安。我們支持32位和64位系統。

我們假設舍入模式設置為最近（ std::fegetround() == FE_TONEAREST ）。

整數類型

您還可以使用不同的基礎（例如2、10、16）解析整數類型。以下代碼將三次打印數字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;
}

結果_out_of_range的行為

解析浮點值時，數字有時可能太小（例如， 1e-1000 ）或太大（例如， 1e1000 ）。 C語言確定了這些小值超出範圍的先例。在這種情況下，通常將小值分析為零，而無限大。這就是C語言的行為（例如， stdtod ）。那就是fast_float庫的行為。

具體而言，我們遵循喬納森·沃克利（Jonathan Wakely）對標準的解釋：

在任何情況下，最終值是最多兩個浮點值之一，最接近與模式匹配的字符串值。

這也是Microsoft C ++庫採用的方法。

因此，我們有以下示例：

  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()

希望將值未修改的用戶給定的std::errc::result_out_of_range可以通過添加兩行代碼來做到這一點：

  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：編譯時間評估（ConstexPR）

在C ++ 20中，您可以在compile-time時使用fast_float::from_chars將字符串用於分析字符串，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：固定寬度浮點類型

該庫還支持固定寬度的浮點類型，例如std::float32_t和std::float64_t 。例如，您可以寫：

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

非ASCII輸入

我們還支持UTF-16和UTF-32輸入，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;
}

高級選項：使用逗號作為小數分離器，JSON和FORTRAN

C ++標準規定， from_chars必須與區域無關。特別是，十進制分離器必須是（ . ）。但是，一些用戶仍然希望以環境依賴性方式使用fast_float庫。使用稱為from_chars_advanced的單獨函數，我們允許用戶通過包含自定義十進制分離器（例如逗號）的parse_options實例。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;
}

您也可以解析類似fortran的輸入

# 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;
}

您也可以執行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;
}

默認情況下，JSON格式不允許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;
}

您可以使用非標準json_or_infnan變體允許它：

# 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;
}

用戶和相關工作

fast_float庫是：

GCC（截至版本12）：GCC中的from_chars功能依賴於fast_float，
Chromium，Google Chrome，Microsoft Edge和Opera背後的引擎，
Webkit，Safari（Apple的Web瀏覽器）背後的引擎，
鴨子
Redis和Valkey，
apache箭頭將數字解析速度乘以兩次或三次，
Google JSONNET，
Clickhouse。

FastFloat算法是LLVM標準庫的一部分。 Adacore有一個派生的實現部分。

FAST_FLOAT庫提供了類似於Fast_Double_Parser庫的性能，但使用從頭開始重新設計的更新算法，同時提供了與C ++程序員的期望更一致的API。 Fast_Double_Parser庫是Microsoft LightGBM機器學習框架的一部分。

參考

丹尼爾·萊米爾（Daniel Lemire），每秒以千兆字節來解析，軟件：練習和經驗51（8），2021年。
Noble Mushtak，Daniel Lemire，無後備，軟件：練習和經驗53（7），2023年，快速分析。

其他編程語言

有一個稱為rcppfastfloat的R綁定。
Fast_float庫的生鏽端口稱為fast-float-rust 。
Fast_Float庫的Java端口稱為FastDoubleParser 。它用於傑克遜等重要係統。
Fast_float庫的一個C＃端口稱為csFastFloat 。

它有多快？

它可以在某些系統上以1 GB/s的速度解析隨機浮點數。我們發現它通常是最佳競爭對手的兩倍，並且比許多標準圖書館實現更快。

$ ./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

有關我們的基準代碼，請參見https://github.com/lemire/simple_fastfloat_benchmark。

影片

用作CMAKE依賴性

該庫是按設計限制的。 CMAKE文件提供了fast_float目標，它僅是指向include目錄的指針。

如果將fast_float存儲庫放在CMAKE項目中，則應該能夠以這種方式使用它：

 add_subdirectory (fast_float)
target_link_libraries (myprogram PUBLIC fast_float)

或者，如果您有足夠的CMAKE版本（至少3.11或更高），則可能需要自動檢索依賴項：

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)

您應該更改GIT_TAG行，以便恢復要使用的版本。

您也可以使用CPM，這樣：

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

用作單個標頭

如果需要，可以使用腳本script/amalgamate.py來生成庫的單個標頭版本。只需從此存儲庫的根目錄中運行腳本即可。如果需要，您可以根據命令行幫助中所述自定義許可類型和輸出文件。

您可以直接下載自動生成的單頭文件：

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

軟件包

Fast_Float庫是Conan軟件包管理器的一部分。
它是Brew Package Manager的一部分。
諸如Fedora之類的Linux分發包括Fast_Float（例如， fast_float-devel ）。

信用

儘管這項工作的靈感來自許多不同的人，但這項工作尤其受益於與邁克爾·艾塞爾（Michael Eisel）的交流，邁克爾·艾塞爾（Michael Eisel）以他的主要見解激發了原始研究，以及提供了寶貴反饋的奈傑爾·陶（Nigel Tao）。 RémyOudompheng首先實施了我們在長位數的情況下使用的快速路徑。

該庫包括根據Google Wuffs（由Nigel Tao撰寫）改編的代碼，該代碼最初是在Apache 2.0許可下發布的。

執照

^{根據Apache許可證，2.0版或MIT許可證或BOOST許可證獲得許可。}
_{除非您另有明確說明，否則您在Apache-2.0許可證中定義的任何有意提交此存儲庫的任何捐款應為上述三重許可，而無需任何其他條款或條件。}

展開

fast_float

fast_float編號解析庫：比strtod快4倍

整數類型

結果_out_of_range的行為

C ++ 20：編譯時間評估（ConstexPR）

C ++ 23：固定寬度浮點類型

非ASCII輸入

高級選項：使用逗號作為小數分離器，JSON和FORTRAN

您也可以解析類似fortran的輸入

您也可以執行JSON格式（RFC 8259）

用戶和相關工作

參考

其他編程語言

它有多快？

影片

用作CMAKE依賴性

用作單個標頭

軟件包

信用

執照

nspanel_pro_tools_apk

金葉Fast影視軟體

FAST V5影視軟體

FAST V4影視軟體免費版

像棉花一樣漂浮應用程式

Fast X Racing遊戲

chat.petals.dev

GPT Prompt Templates

GPTyped

Google Dorks

shepherd

mongo express

Google Dorks

shepherd

mongo express