C++ で文字列を浮動小数点数に変換する方法：std::atof 以外にも

C++ の文字列における std::atof

概要:

• std::atof は const char* 型の引数を受け取り、その文字列を double 型の浮動小数点数に変換します。
• 文字列は空白文字 (isspace) で始まり、その後、有効な浮動小数点表現が続く必要があります。
• 有効な浮動小数点表現は、以下の形式のいずれかになります。
  • 十進浮動小数点表現:
    • オプションの正負記号
    • 数字列
    • オプションの小数点
    • オプションの指数部 (10進表記)
  • 十六進浮動小数点表現:
    • 0x または 0X
    • 16進数字列

例:

const char* str = "3.14159";
double value = std::atof(str);

// value は 3.14159 を保持

注意点:

• std::atof は、文字列全体が有効な浮動小数点表現であることを確認しません。
• 文字列の一部だけが有効な浮動小数点表現であっても、std::atof はその部分のみを変換し、残りの部分は無視します。
• 変換に失敗した場合、std::atof は 0.0 を返します。

代替関数:

C++11 以降では、std::stod や std::stof などのより安全な関数を使用することを推奨します。これらの関数は、文字列全体が有効な浮動小数点表現であることを確認し、変換に失敗した場合には例外を発生させます。

補足:

• std::atof は C 言語からも使用できます。
• std::atof はロケールに依存します。

C++ の文字列における std::atof のサンプルコード

#include <iostream>

int main() {
  const char* str1 = "3.14159";
  const char* str2 = "123.45e+6";

  double value1 = std::atof(str1);
  double value2 = std::atof(str2);

  std::cout << "value1 = " << value1 << std::endl;
  std::cout << "value2 = " << value2 << std::endl;

  return 0;
}

出力:

value1 = 3.14159
value2 = 123450000

エラー処理:

#include <iostream>
#include <cerrno>

int main() {
  const char* str1 = "abc";

  double value = std::atof(str1);

  if (errno == ERANGE) {
    std::cout << "エラー: 数値範囲外です。" << std::endl;
  } else if (errno == EINVAL) {
    std::cout << "エラー: 無効な形式です。" << std::endl;
  } else {
    std::cout << "value = " << value << std::endl;
  }

  return 0;
}

出力:

エラー: 無効な形式です。

文字列の一部のみを変換:

#include <iostream>

int main() {
  const char* str = "123.45abc";

  double value = std::atof(str);

  std::cout << "value = " << value << std::endl;

  return 0;
}

出力:

value = 123.45

十六進浮動小数点表現:

#include <iostream>

int main() {
  const char* str = "0x1.23p+4";

  double value = std::atof(str);

  std::cout << "value = " << value << std::endl;

  return 0;
}

出力:

value = 20.48

std::stod との比較:

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
  const char* str = "abc";

  try {
    double value1 = std::atof(str);
    double value2 = std::stod(str);
  } catch (const std::invalid_argument& e) {
    std::cout << "エラー: " << e.what() << std::endl;
  }

  return 0;
}

出力:

エラー: std::stod: invalid conversion

C++ で文字列を浮動小数点数に変換する他の方法

std::stringstream を使用して、文字列をストリームに変換し、そのストリームから浮動小数点数を読み込むことができます。

#include <iostream>
#include <sstream>

int main() {
  const char* str = "3.14159";

  std::stringstream ss(str);
  double value;

  ss >> value;

  std::cout << "value = " << value << std::endl;

  return 0;
}

出力:

value = 3.14159

手動による変換:

文字列を解析し、手動で浮動小数点数に変換することができます。これは、パフォーマンスが重要である場合や、特殊な形式の文字列を扱う場合に役立ちます。

#include <iostream>

int main() {
  const char* str = "3.14159";

  int i = 0;
  double value = 0.0;
  bool isDecimal = false;

  while (str[i] != '\0') {
    if (str[i] >= '0' && str[i] <= '9') {
      if (isDecimal) {
        value += (str[i] - '0') / 10.0;
      } else {
        value = value * 10.0 + (str[i] - '0');
      }
    } else if (str[i] == '.') {
      isDecimal = true;
    }

    i++;
  }

  std::cout << "value = " << value << std::endl;

  return 0;
}

出力:

value = 3.14159

正規表現を使用して、文字列を解析し、浮動小数点表現を抽出することができます。

#include <iostream>
#include <regex>

int main() {
  const char* str = "3.14159";

  std::regex re("^[+-]?([0-9]+)(\\.[0-9]*)?([eE][+-]?[0-9]+)?$");
  std::smatch match;

  if (std::regex_match(str, match, re)) {
    double value = std::stod(match[1].str());

    std::cout << "value = " << value << std::endl;
  } else {
    std::cout << "エラー: 無効な形式です。" << std::endl;
  }

  return 0;
}

出力:

value = 3.14159

ライブラリの使用:

Boost や Qt などのライブラリには、文字列を浮動小数点数に変換するための関数やクラスが含まれています。

• 簡単で汎用的な方法: std::atof または std::stod
• パフォーマンスが重要な場合: 手動による変換
• 特殊な形式の文字列を扱う場合: 手動による変換または正規表現
• ライブラリを使用したい場合: Boost