std::to_chars() 最小浮点缓冲区大小

Question

给定通用整数类型 IntType，很容易确定 std::to_chars 以 10 为基数的操作所需的缓冲区类型：

std::array<char, std::numeric_limits<IntType>::digits10 + 1 + std::is_signed<IntType>::value> buf;

因为 std::to_chars 不以 NUL 终止，并且只添加数字（如果有符号，可能前面还有 '-'），这应该适用于所有内置整数类型。 + 1 是必需的，因为 digits10 for integral types returns 以 10 为底的对数的下限，而不是上限。

这引出了一个问题：给定要无损转换（写入所有十进制数字）的通用 FloatType，浮点 std::to_chars 调用的最小缓冲区大小是多少，使用每个std::chars_format 值？

Answer 1

请注意，所需的最小缓冲区因所需的浮点格式而异。使用 max_digits10 和 max_exponent10 总是足以确定 base-10 输出所需的最少字符数，假设不希望输出比浮点类型包含的精度更高的精度。

这个问题也不仅仅限于to_chars。 printf 系列中的 C 标准库函数将具有相同的行为，因此这在 C 中的应用与在 C++ 中的权重相同。

std::chars_format::scientific 或 %e (printf specifier):
```
template<typename T>
constexpr int log10ceil(T num) {
    return num < 10? 1: 1 + log10ceil(num / 10);
}

std::array<char, 4 + 
                 std::numeric_limits<FloatType>::max_digits10 + 
                 std::max(2, log10ceil(std::numeric_limits<FloatType>::max_exponent10))
          > buf;
```
函数 log10ceil 允许 constexpr 评估最大可能的指数中有多少位数字。根据标准，指数中必须至少有 2 位数字，因此要针对最小指数宽度进行测试。写入时使用的精度不能大于max_digits10 - 1。使用此精确度将提供到字符串表示形式的无损转换。

加4个字符容纳可能的符号、小数点和输出中的"e+"或"e-"。
std::chars_format::fixed 或 %f (printf specifier):
```
std::array<char, 2 + 
                 std::numeric_limits<FloatType>::max_exponent10 +
                 std::numeric_limits<FloatType>::max_digits10
          > buf;
```
同样，使用的精度不能大于 max_digits10 - 1。使用此精确度将提供到字符串表示形式的无损转换。

添加 2 个字符以容纳输出中可能的符号和小数点。
std::chars_format::general 或 %g (printf specifier):

对于 general 情况，最小缓冲区始终与 scientific 情况相同。但是，使用的精度必须不大于max_digits10才能无损转换为字符串表示，而不是像上面说的那样减一.

请注意，在所有这些示例中，缓冲区正好最大字符串表示的大小。如果需要 NUL 终止符或其他内容，则必须相应增加大小。

std::to_chars() minimal floating point buffer size