What goes on/what's going on:2021年04月19日分

○[プログラミング] printf(3)の桁区切りはどのように実装されているのか(その1)

今回からは「'」書式指定子による桁区切りの実装について解説するのだけど、前回までのf変換のコードを元に説明するのはクソめんどくさいので、まずシンプルなd変換を実装しそいつで説明していくことにする。

このくらい初心者でもササッと書けるでしょさすがにﾊﾊｯ

#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <limits.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define arraycount(array)	(sizeof(array)/sizeof(array[0]))

static inline int
to_char(int digit)
{
	return '0' + digit;
}

int
cvt_dfmt(int value, FILE *fp)
{
	/* assume INT_MIN(-2147483648) - INT_MAX(2147483647) */
	char buf[11], *s;
	unsigned int d;
	int neg;
	size_t len;

	d = (unsigned int)value;
	if ((neg = value < 0) != 0)
		d = -d;
	s = &buf[sizeof(buf)];
	do {
		assert(s > &buf[0]);
		*--s = to_char(d % 10);
		d /= 10;
	} while (d > 0);
	if (neg) {
		assert(s > &buf[0]);
		*--s = '-';
	}
	len = &buf[sizeof(buf)] - s;
	if (fwrite(s, 1, len, fp) != len)
		return 1;
	return 0;
}

int
main(void)
{
	int itest[] = {
		INT_MIN,
		-1000,
		-100,
		-10,
		-1,
		0,
		1,
		10,
		100,
		1000,
		INT_MAX
	};
	size_t i, n;
	FILE *fp;
	char *expect, *result;

	for (i = 0; i < arraycount(itest); ++i) {
		expect = NULL;
		if (asprintf(&expect, "%d", itest[i]) < 0)
			abort();
		result = NULL;
		fp = open_memstream(&result, &n);
		if (fp == NULL)
			abort();
		if (cvt_dfmt(itest[i], fp))
			abort();
		fclose(fp);
		printf("expect:[%s], result[%s]\n",
		    expect, result);
		if (strcmp(result, expect))
			abort();
		free(expect);
		free(result);
	}
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

難しいところは何一つ無いと思う *1、符号外す時はunsigned型使うってのと、変換バッファのサイズ(-いれて11桁)をINT_MIN/INT_MAXの値を仮定した決め打ちしてる部分があるくらいか。ちなみにNのvfwprintf.cなんかだとくっそ適当に

/*
 * The size of the buffer we use as scratch space for integer
 * conversions, among other things.  Technically, we would need the
 * most space for base 10 conversions with thousands' grouping
 * characters between each pair of digits.  100 bytes is a
 * conservative overestimate even for a 128-bit uintmax_t.
 */
#define BUF     100

        CHAR_T buf[BUF];        /* buffer with space for digits of uintmax_t */

とか100あればint128_t時代がきても大丈夫でしょとかやっとるし、気にしたら負けである。

別解、あまり当チラシの裏は競技プログラミングガチ勢の方々を読者として想定していないので興奮せず着席して黙ってて頂きたいのだが、符号除いてせいぜい10桁ということで

	if (d < 10) {
		buf[0] = to_char(d);
		len = 1;
	} else if (d < 100) {
		buf[0] = to_char(d / 10);
		buf[1] = to_char(d % 10);
		len = 2;
…
	} else {
		buf[0] = to_char( d / 1000000000);
		buf[1] = to_char((d % 1000000000) / 100000000);
		buf[2] = to_char((d % 100000000) / 10000000);
		buf[3] = to_char((d % 10000000) / 1000000);
		buf[4] = to_char((d % 1000000) / 100000);
		buf[5] = to_char((d % 100000) / 10000);
		buf[6] = to_char((d % 10000) / 1000);
		buf[7] = to_char((d % 1000) / 100);
		buf[8] = to_char((d % 100) / 10);
		buf[9] = to_char( d % 10);
		len = 10;
	}

とループ展開してドヤ顔したくなる時もある、しかしお前は桁区切りの実装めんどくさくなる呪いがかかったわけだがそんなコードで大丈夫か？

そんじゃループ展開しない方のバージョンで3ケタ区切りを実装してみましょかね。

--- dcvt.c.orig	2021-04-18 16:20:00.000000000 +0900
+++ dcvt.c	2021-04-18 16:20:53.000000000 +0900
@@ -10,20 +10,27 @@
 int
 cvt_dfmt(int value, FILE *fp)
 {
-	/* assume INT_MIN(-2147483648) - INT_MAX(2147483647) */
-	char buf[11], *s;
+	/* assume INT_MIN(-2,147,483,648) - INT_MAX(2,147,483,647) */
+	char buf[14], *s;
 	unsigned int d;
-	int neg;
+	int neg, grouping;
 	size_t len;
 
 	d = (unsigned int)value;
 	if ((neg = value < 0) != 0)
 		d = -d;
 	s = &buf[sizeof(buf)];
+	grouping = 3;
 	do {
+		if (grouping == 0) {
+			assert(s > &buf[0]);
+			*--s = ',';
+			grouping = 3;
+		}
 		assert(s > &buf[0]);
 		*--s = to_char(d % 10);
 		d /= 10;
+		--grouping;
 	} while (d > 0);
 	if (neg) {
 		assert(s > &buf[0]);
@@ -68,8 +75,10 @@ main(void)
 		fclose(fp);
 		printf("expect:[%s], result[%s]\n",
 		    expect, result);
+#if 0
 		if (strcmp(result, expect))
 			abort();
+#endif
 		free(expect);
 		free(result);
 	}

こっちも難しくないよね、カウンタgroupingを3にセットして0になる度リセットとカンマを出力すりゃいいだけの話だ。

expect:[-2147483648], result[-2,147,483,648]
expect:[-1000], result[-1,000]
expect:[-100], result[-100]
expect:[-10], result[-10]
expect:[-1], result[-1]
expect:[0], result[0]
expect:[1], result[1]
expect:[10], result[10]
expect:[100], result[100]
expect:[1000], result[1,000]
expect:[2147483647], result[2,147,483,647]

それではこれで閉会！終わり！ジ・エンド！

…とはいかないんですわ、そもそも3桁ごとにカンマで区切るとかどこの田舎者の世界の話だよってな！