C++ 求幂函数pow()的输出问题

C++ 求幂函数pow()的输出问题

前言

最近在打一些算法题目的时候，遇到了不少cpp的一些bug，在其中有不少让我困惑了很久！

今天的主角就是如此，本文的pow函数，在不同编程环境下，出现了不同的输出情况。

问题现状

先上代码

#include
#include
#include

typedef long long ll;
#define endl '\n'
typedef std::string string;

int main()
{
	int num;
	scanf("%d", &num);
	string snum = std::to_string(num);
	int len = snum.length();
	int k = std::pow(10, len);
	printf("%d\n", k);

	return 0;
}
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这个代码的逻辑是，输入一个字符串，根据输入字符串的长度len，然后输出10^len（10的len次幂）。

然后我选取 devc++ 和 visual studio 2022 两个IDE来测试这个代码。

devcpp

visual studio

可以看到在不同的 IDE 下的运行结果是截然不同的。且可以看出来，devcpp的结果是我们在编写程序时不希望或者不在我们预料范围内，而visual 的结果则是符合预期的。

那么，为什么会出现这样的问题呢，为了能让问题更加清楚，我将代码修改了一下。

#include
#include
#include

typedef long long ll;
#define endl '\n'
typedef std::string string;

int main()
{
	int num;
	int i = 0;
	while(~scanf("%d", &num))
	{
		num = std::pow(10, i++);
		printf("%d\n", num);
	}
	return 0;
}
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改动后，每次循环输入一个数字，当然这个数字是个没用的 临时变量，我们会0开始，用pow函数得到10的幂次。

运行结果如下

可以看到，在 int 变量范围内时，原本应该输出100,10000，100000000,1000000000 四个数字，pow输出了该值 - 1的结果。

问题原因

在逛了很多blog，和像百度回答，stackoverflow等网站后，对这个问题有了比较合理的解释。

感兴趣的可以看这个关于C ++：幂函数输出错误-C | 码农家园 (codenong.com)

这是我找到的对这个问题比较好的讨论。

我们先看下百度对pow的解释

我们发现，pow有多个重载，且我们在使用的时候编译器应该会有警告，但是这和我们遇到的问题是没有特别大的关系。

我们再看这个解释，这里结合百度百科关于pow函数的重载，我的解释是：

在使用变量的时候，函数会将变量转化，而求值（返回值）的结果会最终转化为double，在double转int的过程中，会出现精度丢失的问题，这里其实是pow函数的问题，运算的结果会出现一个小于100，但极度接近100的数，比如99.99996之类的，然后由于cpp 的 double 转 int 发生的 精度丢失 的问题，从而使结果变为99。

那，为什么，不同的ide的输出结果会不同？

我想这应该是两个ide对pow的解释不同，或者说优化处理不同。

visual 的环境是window cpp开发， 而devcpp则是基于MinGW，不同的环境确实会在这些库函数的细节之处有所不同。

解决方法

如何避免这个问题，或者怎么解决呢？我们可以这样子。

在函数的输出后加一个很小的浮点数，或者可以直接加0.5，确保实现四舍五入。

代码如下

Code（cpp）

#include
#include
#include

typedef long long ll;
#define endl '\n'
typedef std::string string;

int main()
{
	int num;
	int i = 0;
	while(~scanf("%d", &num))
	{
		num = std::pow(10, i++) + 0.5;
		printf("%d\n", num);
	}
	return 0;
}
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运行结果

这样就可以避免出现因为pow函数精度丢失引起的数值错误问题了！

后话

好久没更新了，之前一直在高强度上课+集训，以及一些其他的事情影响，后续加油吧！