PHP中json浮点精度的解决方法-程序员充电站

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。

PHP json_encode中文文档

PHP json_encode常量文档

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;

echoPHP_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文档位置

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($dataas&$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：

echo1.0;

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_APIvoidZEND_FASTCALL smart_str_append_double(

smart_str *str,doublenum,intprecision,boolzero_fraction) {

charbuf[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,intlevel, smart_str *buf) {

...

caseIS_DOUBLE:

smart_str_append_double(

buf, Z_DVAL_P(struc), (int) PG(serialize_precision),/* zero_fraction */true);

break;

...

}

// Zend\zend_ast.c

staticZEND_COLDvoidzend_ast_export_zval(smart_str *str, zval *zv,intpriority,intindent) {

...

caseIS_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_APIchar*zend_gcvt(doublevalue,intndigit,chardec_point,charexponent,char*buf) {

...

if((decpt >= 0 && decpt > ndigit) || decpt < -3) {/* use E-style */

/* exponential format (e.g. 1.2345e+13) */

...

}elseif(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;

echosprintf("%.2f",$number);

echonumber_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：

1 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();

...