PHP中json浮点精度的解决方法
作者:cy_b
前言
之前开发的接口需要用到json加签,有一次对接JAVA时,签名怎么都过不了,仔细对比了字符串,发现是PHP进行json_encode时,会将浮点型所有无意义的0给去掉(echo和var_dump也会),而JAVA那边没有。遂在文档中写下: “json中请把无意义的0去掉”。
最近又遇到这个事情,需求直接要求:显示字符型,且精度要保留两位小数,于是不得不开始研究PHP的json中,浮点型的精度该如何保留的问题。
解决方案
json_encode常量参数(无法解决)
相关知识
json_encode的函数原型如下:
json_encode(mixed $value, int $flags = 0, int $depth = 512): string|false
众所周知,json_encode的第一个进阶用法,就是它的第二个参数flags,也就是“可选的json编码方式”,各种奇妙的常量。比如我最长用到的,JSON_UNESCAPED_UNICODE
,让json不自动进行unicode转换,直接输出中文。所以第一个想到的,就是查看有没有对应的常量参数。
查看源码,json的常量参数都放在 php-src/ext/json/php_json.h
中,如下:
/* json_encode() options */ #define PHP_JSON_HEX_TAG (1<<0) #define PHP_JSON_HEX_AMP (1<<1) #define PHP_JSON_HEX_APOS (1<<2) #define PHP_JSON_HEX_QUOT (1<<3) #define PHP_JSON_FORCE_OBJECT (1<<4) #define PHP_JSON_NUMERIC_CHECK (1<<5) #define PHP_JSON_UNESCAPED_SLASHES (1<<6) #define PHP_JSON_PRETTY_PRINT (1<<7) #define PHP_JSON_UNESCAPED_UNICODE (1<<8) #define PHP_JSON_PARTIAL_OUTPUT_ON_ERROR (1<<9) #define PHP_JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION (1<<10) #define PHP_JSON_UNESCAPED_LINE_TERMINATORS (1<<11)
PHP_JSON_UNESCAPED_UNICODE,恰好对应的就是256,二进制的设计是为了他们可以方便的复合使用。写法也很多变,比如json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE | JSON_UNESCAPED_SLASHES)
,json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE + JSON_UNESCAPED_SLASHES)
,json_encode($data, 256 + 64)
。都是一样的实现。
其中和数字有关的,就是PHP_JSON_NUMERIC_CHECK
,以及PHP_JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION
。
// 将所有数字字符串编码成数字(numbers)。 // Encodes numeric strings as numbers. JSON_NUMERIC_CHECK (int) // 确保 float 值始终编码为为 float 值。 // Ensures that float values are always encoded as a float value. JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION (int)
做排列组合试验
$str_arr = [ 'str1' => '1', 'str2' => '1.0', 'str3' => '1.00', 'str4' => '1.1', 'str5' => '1.10', 'str6' => '1.110' ]; $s_j1 = json_encode($str_arr, JSON_NUMERIC_CHECK); $s_j2 = json_encode($str_arr, JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION); $s_j3 = json_encode($str_arr, JSON_NUMERIC_CHECK | JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION); echo $s_j1,PHP_EOL; echo $s_j2,PHP_EOL; echo $s_j3,PHP_EOL; echo PHP_EOL; $float_arr = [ 'f1' => 1, 'f2' => 1.0, 'f3' => 1.00, 'f4' => 1.1, 'f5' => 1.10, 'f6' => 1.110 ]; $f_j1 = json_encode($float_arr, JSON_NUMERIC_CHECK); $f_j2 = json_encode($float_arr, JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION); $f_j3 = json_encode($float_arr, JSON_NUMERIC_CHECK | JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION); echo $f_j1,PHP_EOL; echo $f_j2,PHP_EOL; echo $f_j3,PHP_EOL;
结果
{"str1":1,"str2":1,"str3":1,"str4":1.1,"str5":1.1}
{"str1":"1","str2":"1.0","str3":"1.00","str4":"1.1","str5":"1.10"}
{"str1":1,"str2":1.0,"str3":1.0,"str4":1.1,"str5":1.1}
{"f1":1,"f2":1,"f3":1,"f4":1.1,"f5":1.1}
{"f1":1,"f2":1.0,"f3":1.0,"f4":1.1,"f5":1.1}
{"f1":1,"f2":1.0,"f3":1.0,"f4":1.1,"f5":1.1}
结论
可以看到JSON_NUMERIC_CHECK
正如文档描述中的那样,将所有数字字符串都编码成了数字,无意义的0仍旧会被处理掉。
而JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION
的表现形式就有些奇怪,只能在有第一位小数且为0时,只保留一位0。
显然,flags是无法满足需求的。
配置项"serialize_precision"("precision")(无法解决)
文档中有这么一句话
如果参数是 array 或 object,则会递归序列化。
编码受传入的 flags 参数影响,此外浮点值的编码依赖于 serialize_precision。
serialize_precision int 序列化浮点数时存储的有效数字的位数。-1 表示将使用增强算法来四舍五入此类数字。
PHP中,serialize_precision
配置项用于序列化时控制浮点数的精度,而precision
用于平常显示时的控制。
我们取一个数字,echo json_encode(17.2);
,将serialize_precision
,从低到高设置。得到下面的结果:
0 2.0e+1
1 2.0e+1
2 17
3 17.2
4 17.2
可以比较清楚的看出这个配置的效果了,而且显然,无法达成需求。
题外话:
测试时发现,在PHP7.1以上的版本中,如果将serialize_precision
的数值设置为很大,比如5.*
版本默认的17,得到的结果是: 17.199999999999999
。precision
同理,作用于echo
,var_dump
,print_r
等。
所以建议日常使用,设置为默认的-1就好。
字符串处理-正则
如此来看,从编码配置层面似乎无法解决这个需求了,那么就使用最简单直接的办法: 用正则,直接对字符串下手。
foreach ($data as &$item) { if (is_numeric($item)) { $item = sprintf("%.2f", $item); } } $json = json_encode($data); // 浮点型转换为数值型 $pattern = '/"(\d+\.\d+)"/'; $replacement = '$1'; $new_json = preg_replace($pattern, $replacement, $json);
这段函数,是把数值全部先转换为保留2位小数的字符串,进行json_encode后,再把字符串中所有带".",左右是数字的,外层的双引号去掉。
如果你的json更为复杂,需要对正则进行调整。
原理-PHP中浮点型的显示
我们来看这么一段代码,猜测下他的输出结果会是什么:
echo 1.0; var_dump(1); var_dump(1.0); var_dump(1.0 === 1); var_dump(1.00 === 1.0);
结果:
1
int(1)
float(1)
bool(false)
bool(true)
那么,为什么会出现float(1)
,1.00 === 1.0
这样奇怪的输出呢?原因在于PHP内核中变量容器Zval(Zend value)的实现,以及显示处理。
PHP是一个弱类型语言,一个变量,可以是任何类型,这也得益于Zval的实现。Zval,也就是_zval_struct这个结构体,主要记录了三块东西:值,类型,引用计数。并没有“显示精度”这种属性和配置。(引用计数和垃圾回收有关)
所以在var_dump时,显示的是变量的类型float,以及和存储的值,最近似的有意义的数值,也就是float(1)。而使用===对比时,存储的值相等,类型也相等,自然就会显示成true。
对应源码
a) 对浮点型的输出函数 smart_str_append_double
// Zend\zend_smart_str.c ZEND_API void ZEND_FASTCALL smart_str_append_double( smart_str *str, double num, int precision, bool zero_fraction) { char buf[ZEND_DOUBLE_MAX_LENGTH]; /* Model snprintf precision behavior. */ zend_gcvt(num, precision ? precision : 1, '.', 'E', buf); smart_str_appends(str, buf); if (zero_fraction && zend_finite(num) && !strchr(buf, '.')) { smart_str_appendl(str, ".0", 2); } }
JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION 是在这里进行的影响,会在最终判断是否整形,并加".0"
b) smart_str_append_double 的引用部分
// ext\standard\var.c PHPAPI zend_result php_var_export_ex(zval *struc, int level, smart_str *buf) { ... case IS_DOUBLE: smart_str_append_double( buf, Z_DVAL_P(struc), (int) PG(serialize_precision), /* zero_fraction */ true); break; ... }
// Zend\zend_ast.c static ZEND_COLD void zend_ast_export_zval(smart_str *str, zval *zv, int priority, int indent) { ... case IS_DOUBLE: smart_str_append_double( str, Z_DVAL_P(zv), (int) EG(precision), /* zero_fraction */ false); break; ... }
可以很明显的看到,serialize_precision和precision,就是从这里进行的引入。
c) smart_str_append_double 对浮点型字符串的处理函数: zend_gcvt
// Zend\zend_strtod.c ZEND_API char *zend_gcvt(double value, int ndigit, char dec_point, char exponent, char *buf) { ... if ((decpt >= 0 && decpt > ndigit) || decpt < -3) { /* use E-style */ /* exponential format (e.g. 1.2345e+13) */ ... } else if (decpt < 0) { /* standard format 0. */ *dst++ = '0'; /* zero before decimal point */ *dst++ = dec_point; do { *dst++ = '0'; } while (++decpt < 0); src = digits; while (*src != '\0') { *dst++ = *src++; } *dst = '\0'; } else { /* standard format */ for (i = 0, src = digits; i < decpt; i++) { if (*src != '\0') { *dst++ = *src++; } else { *dst++ = '0'; } } if (*src != '\0') { if (src == digits) { *dst++ = '0'; /* zero before decimal point */ } *dst++ = dec_point; for (i = decpt; digits[i] != '\0'; i++) { *dst++ = digits[i]; } } *dst = '\0'; } zend_freedtoa(digits); return (buf); }
e的写法,清除无意义的0,在这里被实现。
如何显示精度
如果要显示确切的精度,只能转换为字符串类型,有两种方法:
$number = 1; echo sprintf("%.2f", $number); echo number_format($number, 2, '.', '');
两种方法都在PHP4的版本实装,可以放心使用。
需要注意的是,如果本身的位数超过精度,这两种方法都会四舍五入。
另外,number_format
的第三个参数为“小数点符号”,第四个参数为“千位分隔符”。默认分别是"."和","。尤其是需要进行数字计算和正常显示时,需要注意“千位分隔符”的设置。
关于"double"和"float"
PHP中的浮点型,是使用c中的double型实现的,全部都是遵循 IEEE754 标准,64位的双精度浮点数,不存在单精度。
在PHP中,double和float的命名使用的很混乱。在源码中,多见double,类型判断用的也是IS_DOUBLE
。但在7以后,显示定义的类型,必须使用float。比如 function(float $num): float
,这似乎是为了与其他语言的命名方式保持一致。
获取类型的相关函数,使用不同版本进行了简单测试,很奇怪,尽量别用8.2:
gettype(1.0); // double var_dump(1.0); // 8.2版本显示为double,8.3及其他版本都是float,同时8.2版本也多出了文件位置的输出
其他函数:
// 都只是别名,功能一致 is_float(); is_double(); floatval(); doubleval(); ...
浮点型的对比和精确计算
从float文档中可以看到,由于精度问题,官方是不支持把浮点型进行直接对比和计算的,“永远不要相信浮点数结果精确到了最后一位,也永远不要比较两个浮点数是否相等”
。(例如,0.1 + 0.2 在计算机中并不等于 0.3,而是等于 0.30000000000000004)
一般正常的四则运算其实影响不大,但如果对精度有很高的要求,推荐使用BC系列函数,或者GMP函数。
对比前,先使用round()
函数,将浮点型进行四舍五入处理。(和官方给的处理方式类似,但更好理解)
$x = 8 - 6.4; // which is equal to 1.6 $y = 1.6; var_dump($x == $y); // is not true PHP thinks that 1.6 (coming from a difference) is not equal to 1.6. To make it work, use round() var_dump(round($x, 2) == round($y, 2)); // this is true This happens probably because $x is not really 1.6, but 1.599999.. and var_dump shows it to you as being 1.6.
float型的下划线
7.4以后,支持对浮点型添加下划线,只是增加可读性,和千分符类似:
1_000.0 == 1000.0; // true
其他
json_encode常量参数版本适用性
- PHP_JSON_HEX_TAG、PHP_JSON_HEX_AMP、PHP_JSON_HEX_APOS、PHP_JSON_HEX_QUOT、PHP_JSON_FORCE_OBJECT、PHP_JSON_NUMERIC_CHECK、PHP_JSON_UNESCAPED_SLASHES、PHP_JSON_PRETTY_PRINT、PHP_JSON_UNESCAPED_UNICODE:在 PHP 5.3.0 及以上版本可用。
- PHP_JSON_PARTIAL_OUTPUT_ON_ERROR:在 PHP 5.5.0 及以上版本可用。
- PHP_JSON_PRESERVE_ZERO_FRACTION:在 PHP 5.6.6 及以上版本可用。
- PHP_JSON_UNESCAPED_LINE_TERMINATORS:在 PHP 7.3.0 及以上版本可用。
对象的序列化处理-JsonSerializable(json_encode的其他进阶用法)
阅读json_encode文档时,还可以发现,
实现 JsonSerializable 的类可以 在 json_encode() 时定制他们的 JSON 表示法(序列化)。
go的json序列化比较常见,可以结合理解。
JAVA也有同名JsonSerializable方法,是将类信息也带入json中,可以实现反序列化,不常用。
class IDou implements JsonSerializable { public function __construct(protected $name, protected $year) {} public function jsonSerialize() { return ['name' => $this->name, 'year' => $this->year]; } } echo json_encode(new IDou('cxk', 2.5));
结果:
{"name":"cxk","year":2.5}
以上就是PHP中json浮点精度的解决方法的详细内容,更多关于PHP json浮点精度的资料请关注脚本之家其它相关文章!