cJSON精度丢失问题

本文分析了使用cJSON库处理浮点数时遇到的精度丢失问题。通过复现步骤展示了当字符串转换为cJSON对象并打印时,双精度浮点数的精度从8位减少到了6位。问题根源在于cJSON的print_number函数中sprintf调用未指定精度,默认只保留6位有效数字。
问题复现步骤:
1) 输入字符串:
{
    "V":0.12345678
}


2) 字符串转成cJSON对象


3) 调用cJSON_Print将cJSON对象再转成字符串
4) 再将字符串转成cJSON对象
5) 保留8位精度方式调用printf打印值,输出变成:0.123456


问题的原因出在cJSON的print_number函数:
static char *print_number(cJSON *item)
{
    char *str;
    double d = item->valuedouble;
    if (fabs(((double) item->valueint) - d)                     && d >= INT_MIN)
    {
        str = (char*) cJSON_malloc(21); /* 2^64+1 can be represented in 21 chars. */
        if (str)
            sprintf(str, "%d", item->valueint);
    }
    else
    {
        str = (char*) cJSON_malloc(64); /* This is a nice tradeoff. */
        if (str)
        {
            if (fabs(floor(d) - d)                 sprintf(str, "%.0f", d);
            else if (fabs(d) 1.0e9)
                sprintf(str, "%e", d);
            else
                sprintf(str, "%f", d);
        }
    }
    return str;
}


最后一个sprintf调用没有指定保留的精度,默认为6位,这就是问题的原因。
注:float的精度为6~7位有效数字,double的精度为15~16位。
### CJSON 处理浮点数的方式 CJSON 是一种用于解析和生成 JSON 数据的轻量级库,在处理浮点数时遵循 IEEE 754 浮点标准[^2]。当涉及到编码和解码操作时,CJSON 提供了一些机制来确保精度以及数据的一致性。 #### 编码过程中的浮点数处理 在将浮点数值转换为 JSON 字符串的过程中,CJSON 默认会尝试保留尽可能多的有效位数以减少舍入误差。然而,由于 JSON 的字符串表示形式有限制,某些非常大或非常小的浮点数可能会被截断或者近似化。这种行为通常由底层实现决定,并且可以通过设置特定选项来进行调整[^3]。 ```c #include "cjson.h" // 创建一个 cjson 对象并添加浮点数 cJSON *root = cJSON_CreateObject(); cJSON_AddNumberToObject(root, "pi", 3.141592653589793); char *output = cJSON_Print(root); // 转换为 JSON 字符串 printf("%s\n", output); cJSON_Delete(root); free(output); ``` 上述代码展示了如何向 `cJSON` 中加入一个名为 `"pi"` 的键及其对应的浮点数值。最终打印出来的结果将是类似于这样的 JSON 表达式: ```json {"pi":3.141592653589793} ``` 需要注意的是,尽管原始值可能具有更高的精确度,但在实际应用中,大多数情况下这些额外的小数位并不会显著影响程序的功能[^4]。 #### 解码过程中遇到的问题及解决方案 当从 JSON 文本反序列化回结构体或其他内存模型时,如果目标语言不支持双精度浮点数 (double),则可能导致丢失部分信息。例如 Python 使用单精度 float 类型存储所有数字,则读取高精度 double 值时会产生错误[^5]。 为了应对这种情况,可以采取以下策略之一: - **验证输入范围**:在加载之前先检查是否有超出预期界限的情况发生; - **自定义回调函数**:利用扩展接口指定特殊类型的映射逻辑; - **切换到更高兼容性的格式**:比如采用 Bignum 库代替常规算术运算器; 总之,虽然存在一些潜在挑战,但通过合理配置参数与选用适当工具链,完全可以克服这些问题带来的困扰[^6]。
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