[ft_printf](10)반올림 옵션 구현하기

이번 포스트는 (ft_print)반올림 옵션 구현하기에 관한 내용입니다.

1️⃣ 실수형 서식지정자 규칙

(1) %f 규칙

int main(void)
{
    int a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k;
    int aa,bb,cc,dd,ee,ff,gg,hh,ii,jj,kk,ll;

    a = printf("(a)%*.*f끝\n", 11, 4, 12.34);
    b = printf("(b)% *.*f끝\n", 11, 4, 12.34);
    c = printf("(c)%+*.*f끝\n", 11, 4, 12.34);
    d = printf("(d)%*.*f끝\n", +11, 4, 12.34);
    e = printf("(e)%-*.*f끝\n", 11, 4, 12.34);
    f = printf("(f)%*.*f끝\n", -11, 4, 12.34);
    g = printf("(g)%*f끝\n", 11, 12.34);
    h = printf("(h)%.*f끝\n", 11, 12.34);
    i = printf("(i)%11.*f끝\n", 4, 12.34);
    j = printf("(j)%*.4f끝\n", 11, 12.34);
    k = printf("(k)%0*f끝\n", 11,12.34);
    aa = printf("(aa)%f끝\n", 12.34);
    bb = printf("(bb)%11f끝\n", 12.34);
    cc = printf("(cc)%+11f끝\n", 12.34);
    dd = printf("(dd)%+11f끝\n", -12.34); 
    ee = printf("(ee)% 11f끝\n", -12.34); 
    ff = printf("(ff)% -11f끝\n", -12.34); 
    gg = printf("(gg)%-11f끝\n", 12.34);
    hh = printf("(hh)% -11f끝\n", 12.34);
    ii = printf("(ii)%011f끝\n", -12.34);
    jj = printf("(jj)% 011f끝\n", 12.34);
    kk = printf("(kk)% 11.4f끝\n", 12.34);
    ll = printf("(ll)%#f끝\n", 12.34);
}

/*-------출력-------*/
(a)    12.3400끝
(b)    12.3400끝
(c)   +12.3400끝
(d)    12.3400끝
(e)12.3400    끝
(f)12.3400    끝
(g)  12.340000끝
(h)12.34000000000끝
(i)    12.3400끝
(j)    12.3400끝
(k)0012.340000끝
(aa)12.340000끝
(bb)  12.340000끝
(cc) +12.340000끝
(dd) -12.340000끝
(ee) -12.340000끝
(ff)-12.340000 끝
(gg)12.340000  끝
(hh) 12.340000 끝
(ii)-012.340000끝
(jj) 012.340000끝
(kk)    12.3400끝
(ll)12.340000끝

%f 서식자는 모든 옵션과 플래그사용이 가능했습니다. 기본적으로 소수점 6번째 자리까지 출력을 해줍니다.
%f 서식지정자에서 .xx소수옵션은 정밀도로써 기능을 합니다. 소수점 아래의 수만큼 소수부분의 출력을 결정해 줍니다.

< #플래그 >

printf("%#.0f끝\n", 12.34);
printf("%.0f끝\n", 12.34);

/*-------출력-------*/
12.끝
12끝

#플래그는 이 경우에서만 유효한 기능을 했습니다.(.0정밀도일경우 .를 표현해줍니다.))

(2) %g 규칙

< %g 기본 규칙 >

printf("%-8.6g끝\n", 12.34);
printf("%8.6g끝\n", 12.34);
printf("%#8.6g끝\n", 12.34);
printf("%+8.6g끝\n", 12.34);
printf("% 8.6g끝\n", 12.34);

/*-------출력-------*/
12.34   끝
   12.34끝
12.3400끝
  +12.34끝
   12.34끝

%g서식자의 경우 정밀도옵션이 %f서식자와는 다르게 정수부분부터 관리를 해줬습니다.(‘ . ‘점 제외)
또한 정밀도옵션의 값대로 모두 출력되는 것이 아닌, 범위내에서 소수점아래가 0이라면 생략하였습니다.

< %g(0생략 규칙) 예시 >

printf("%8.6g끝\n", 12.3401);
printf("%8.6g끝\n", 12.34001);  // 정밀도가 6이므로 12.3400까지만 인식

/*-------출력-------*/
12.3401끝
12.34끝

%g서식자는 #플래그를 사용하면 정밀도값만큼을 모두 출력해줍니다. 또한 %f와 마찬가지로 소수점에 걸치게 출력된다면 ` . `(점)까지도 출력해줍니다.
하지만 %g서식자의 정밀도옵션같은 경우 정수부분의 갯수까지도 고려하게 됩니다. 만약 정밀도의 값이 정수 자리수보다 작게된다면 다음과 같이 출력됩니다.

< %g(정밀도값 < 정수자리수) 예시 >

printf("%.3g끝\n", 327.555);    // 소수첫째자리에서 반올림 적용
printf("%#.3g끝\n", 327.555);
printf("%.2g끝\n", 327.555);    // 일의자리에서 반올림 적용
printf("%#.2g끝\n", 327.555);
printf("%.1g끝\n", 327.555);
printf("%#.1g끝\n", 327.555);
printf("%.0g끝\n", 327.555);
printf("%#.0g끝\n", 327.555);
printf("%.1g끝\n", 3.555);     // 정수부분이 한자리 일때 .1 .0 비교
printf("%#.1g끝\n", 3.555);
printf("%.0g끝\n", 3.555);
printf("%#.0g끝\n", 3.555);

/*-------출력-------*/
328끝
328.끝
3.3e+02끝
3.3e+02끝
3e+02끝
3.e+02끝
3e+02끝
3.e+02끝
4끝
4.끝
4끝
4.끝

정밀도값 < 정수자리수 가 된 순간 정수부분이 x.x꼴로 맞춰지고 e+xx로 정수부분 자리수를 표현해 주었습니다.
경계에서 반올림이 적용되었습니다.
만약 .0의 경우 일지라도 최소 한개의 숫자가 표현 됩니다. 즉, .1과 같이 동작했습니다.

(3) %e 규칙

< %e 규칙 >

printf("%-8.6e끝\n", 12.34);
printf("%8.6e끝\n", 12.34);
printf("%#8.6e끝\n", 12.34);
printf("%8.6e끝\n", 12.3401);
printf("%8.6e끝\n", 12.34001);
printf("%+8.6e끝\n", 12.34);
printf("% 8.6e끝\n", 12.34);
printf("%.3e끝\n", 327.555);
printf("%#.3e끝\n", 327.555);
printf("%.2e끝\n", 327.555);
printf("%#.2e끝\n", 327.555);
printf("%.1e끝\n", 327.555);
printf("%#.1e끝\n", 327.555);
printf("%.0e끝\n", 327.555);
printf("%#.0e끝\n", 327.555);
printf("%.1e끝\n", 3.555);
printf("%#.1e끝\n", 3.555);
printf("%.0e끝\n", 3.555);
printf("%#.0e끝\n", 3.555);

/*-------출력-------*/
1.234000e+01끝
1.234000e+01끝
1.234000e+01끝
1.234010e+01끝
1.234001e+01끝
+1.234000e+01끝
1.234000e+01끝
3.276e+02끝
3.276e+02끝
3.28e+02끝
3.28e+02끝
3.3e+02끝
3.3e+02끝
3e+02끝
3.e+02끝
3.6e+00끝
3.6e+00끝
4e+00끝
4.e+00끝

%e서식자의 정밀도 옵션은 기본적으로 %f서식자와 동일하게 작동했습니다.
정수부분이 x.x꼴로 맞춰지고 e+xx로 정수부분 자리수를 표현해 주었습니다.
%g서식자에서 정밀도값 < 정수자리수의 경우는 %e서식자의 동작방식과 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 그렇기 때문에 %g서식자의 정밀도값 < 정수자리수경우 정밀도 옵션을 약간 수정한 뒤 %e서식자출력코드로 보내는 방법으로 코드를 구현하면될 것 같습니다.

< %e 너비옵션 >

printf("%12e끝\n", 12.34);
printf("%13e끝\n", 12.34);
printf("%15e끝\n", 12.34);
printf("%-15e끝\n", 12.34);

/*-------출력-------*/
1.234000e+01끝
1.234000e+01끝
1.234000e+01끝
1.234000e+01 끝

%e서식자의 너비옵션의 경우 .(점)과 e+xx의 자리수까지 모두 포함한 넓이 입니다.

2️⃣ %f서식자 반올림 옵션 추가

(1)단순 반올림옵션 구현

%f서식자는 정밀도 옵션이 없을 시 기본으로 소수 여섯번째 자리까지 출력해줍니다.
또한 출력되는 소수점자리는 반올림이 적용된 상태로 출력 됩니다.

< 기존 ft_set_float함수 >

static void ft_set_float(double fl, char *str)
{
    int cnt;

    cnt = 0;
    while (cnt < 16)  // 십진 소수점이 최대 소수점 자리수는 16
    {
        fl *= 10;
        str[cnt] = (int)fl + '0';  // 일의자리수를 저장
        fl = fl - (int)fl;
        cnt++;
    }
}

<h4 align="middle" style="color:#0e435c;">&lt; 반올림기능이 추가된 ft_set_float함수 &gt;</h4>

```c
static void ft_set_float(t_flag *fg, double fl, char *str)
{
    int cnt;

    cnt = 0;
    if (fg->point == 0)
        fg->padding_back = 6;
    ft_check_upper(&fl, fg->padding_back);
    while (fg->padding_back-- > 0)
    {
        fl *= 10;
        str[cnt] = (int)fl + '0';
        fl = fl - (int)fl;
        cnt++;
    }
}

if (fg->point == 0)의 조건문으로 정밀도옵션이 없을 경우 정밀도가 .6인 것 처럼 동작하도록 만들어 주었습니다.
본격적으로 반올림을 진행해주는 함수를 ft_check_upper함수로 만들어 주었습니다.

< ft_check_upper함수 >

static void ft_check_upper(double *fl, int cnt)
{
    double upper_point;
    double temp;

    temp = *fl;
    upper_point = 1;
    while (cnt-- > 0)
    {
        upper_point *= 0.1;
        temp = (10 * temp) - ((int)(10 * temp) / 10) * 10;
    }
    if ((int)temp % 10 >= 5)
        *fl += upper_point;
}

if ((int)temp % 10 >= 5)를 통해 반올림을 할 자리의 숫자를 판별하게 됩니다.
%연산자를 사용하기 위해서는 temp변수를 강제로 int자료형으로 변환 시켜줘야 합니다. 하지만 if ((int)(*fl / upper_point) % 10 >= 5)이런식으로 처리를 하게된다면 int자료형버퍼 오버플로우가 일어나 계산에 오차가 생길 것 같았습니다. 그래서 while문을 돌때마다 temp값을 잘라 내도록 하였습니다. (실험결과 한번에 처리하여 오버플로우가 일어나도 계산상의 오차가 발생하지 않았습니다.)

(2) 반올림 오류

최종적으로 구현한 함수를 테스트해 보았습니다.
대부분의 경우 기존 내장함수인 printf함수와 동일하게 출력 되었지만 몇몇의 경우에서 다른값이 출력되었습니다.
크게볼 때 정수부분이 1일 경우, 소수점이 5인 경우, 소수점이 커질 때 끝자리가 반올림적용되지 않는 경우로 기존 printf함수와 차이가 생겼습니다.
반올림을 하는 방식이 차이가 있는 것 같습니다.

printf("%.30f\n", 1.55);
ft_printf("%.30f\n", 1.55);
printf("%.2f\n", 123.55);   
ft_printf("%.2f\n", 123.55);
printf("%.30f\n", 2.666666);
ft_printf("%.30f\n", 2.666666);
printf("%.30f\n", 2.666666000000000202874161914223);
ft_printf("%.30f\n", 2.666666000000000202874161914223);

/*-------출력-------*/
1.550000000000000044408920985006
1.550000000000000000000000000000
123.55
123.54
2.666666000000000202874161914224
2.666666000000000202874161914223
2.666666000000000202874161914224
2.666666000000000202874161914223